Наукові основи створення і вирощування лісомеліоративних насаджень в гірських умовах Криму

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український державний лісотехнічний університет

УДК 630* 116.64: 630* 114.466

НАУКОВІ ОСНОВИ СТВОРЕННЯ І ВИРОЩУВАННЯ ЛІСОМЕЛІОРАТИВНИХ НАСАДЖЕНЬ В ГІРСЬКИХ УМОВАХ КРИМУ

06.03.01 - Лісові культури та фітомеліорація

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Агапонов Микола Нефедович

Львів - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському ордена "Знак Пошани" науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор Ткач Віктор Петрович, Український ордена "Знак Пошани" науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького, директор

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Кучерявий Володимир Панасович, Український державний лісотехнічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри екології та ландшафтної архітектури, садово-паркового господарства та урбоекології; доктор сільськогосподарських наук, професор Ковалевський Сергій Борисович, Національний аграрний університет, декан лісогосподарського факультету; доктор сільськогосподарських наук, професор, Шлапак Володимир Петрович, Дендрологічний парк "Софіївка", заступник директора з наукової роботи.

Провідна установа: Український науково-дослідний інститут гірського лісівництва ім. П.С. Пастернака Державного комітету лісового господарства України, лабораторія екології, м. Івано-Франківськ

Захист дисертації відбудеться 25.02.2005 р. о 9 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Українському державному лісотехнічному університеті за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 103, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного лісотехнічного університету за адресою: 79057, м. Львів, вул. Ген. Чупринки, 101.

Автореферат розісланий 18.01.2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.Є. Кульчицький-Жигайло

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У гірських умовах та на яружно-балкових землях одним із першочергових народногосподарських завдань є підвищення лісистості. Воно можливе лише за масового розширення лісокультурних робіт на еродованих схилах, непридатних для використання у сільськогосподарському виробництві. Так, лише в Криму, згідно з Постановою Кабінету Міністрів України (№ 189 від 28.02.2001 р.) "Про першочергові заходи щодо створення захисних насаджень на неугіддях та в басейнах річок", площа земель, які не використовуються, становить 126,8 тис. га. Виходячи з цього, Кабінет Міністрів запланував створити в Автономній Республіці Крим 17 тис. га лісосмуг.

Слід зазначити, що лісівниками півострова накопичений більше ніж віковий науково-виробничий досвід освоєння площ на схилах. Однак він значною мірою базувався на використанні недосконалих і малоефективних методів підготовки ґрунту, сівби насіння та садіння рослин, закріплення крутих схилів та яруг, тощо. При цьому більшість лісомеліоративних робіт виконувалися вручну або недосконалими машинами та знаряддям, погано пристосованими до експлуатації в гірських умовах.

На сучасному етапі розвитку захисного лісорозведення розробка наукових основ створення та вирощування лісових культур у гірських умовах і підвищення ефективності застосування технічних засобів є актуальними питаннями для Криму та інших регіонів України. На актуальності дослідження цих питань наголошується в галузевій програмі розвитку комплексного лісового господарства "Ліс" і сучасних концепціях розвитку сільськогосподарського виробництва.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні питання, які розглядаються у дисертації, розроблялись у рамках таких наукових тем, координованих УкрНДІЛГА: "Розробити технологію створювання лісових культур в гірських районах на базі комплексної механізації" (№ 80075781), "Розробити науково-обґрунтовані технологічні процеси і комплекс машин для виконання лісомеліоративних та протиерозійних робіт на яружно-балочних системах та інших еродованих ґрунтах" (№ 76063237), "Розробити удосконалену систему машин на період до 1990 року для комплексної механізації лісового господарства і полезахисного лісорозведення" (№76063248), "Розробити настанови по штучному лісовідновленню і лісорозведенню на землях держлісфонду і меліофонду Української РСР" (№ 01860091047), "Розробити систему машин на період до 1995 року для комплексної механізації лісового господарства і полезахисного лісорозведення" (№ 81085092) та інших.

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень - обґрунтувати концепцію та розробити систему комплексного освоєння сильно еродованих та малопродуктивних земель в гірських умовах Криму шляхом створення і вирощування лісомеліоративних насаджень.

До завдань досліджень входило: вивчити лісові насадження; уточнити програму і методику створення та вирощування культур у гірських умовах; здійснити оцінку земель меліоративного фонду гірського Криму та основних способів підготовки ґрунту під захисні насадження; удосконалити технологію нарізування терас у гірських умовах; визначити стан захисних насаджень у гірському Криму; обґрунтувати способи сівби насіння, садіння рослин та організацію агротехнічних доглядів за ними; розробити заходи щодо захисту гірських схилів від ерозії та селевих потоків; обґрунтувати комплекс машин і знаряддя для залісення гірських схилів; визначити ефективність удосконалення технології та механізації освоєння гірських схилів.

Об'єкт досліджень - незалісені та залісені схили різної крутизни та кам'янисті ділянки, яружно-балкові системи гірського Криму та штучні захисні насадження; ґрунтообробні, лісогосподарські, землерийні машини та знаряддя, а також їх робочі органи.

Предмет досліджень - стан, структура, динаміка меліоративного фонду та лісових культур, створених в аридних умовах Криму; способи освоєння малопродуктивних еродованих площ, організації агротехнічних та лісогосподарських доглядів; методи закріплення глибоких ерозійних утворень; заходи механізації основних лісомеліоративних робіт на еродованих схилах та підвищення працездатності технічних засобів у цих умовах.

Методи досліджень - в основу досліджень покладено методи визначення: ефективності накопичення ґрунтової вологи та гумусу в результаті терасування схилів та інших видів оброблення лісокультурних площ; характеру сположування укосів терас внаслідок ерозії ґрунтів; енергетичних та агротехнічних показників відвальної оранки на рівних та схилових ділянках; деформації ґрунтів при глибокому безвідвальному розпушуванні; радіусу затуплення леза ріжучого інструмента; зносу робочих органів ґрунтообробних знарядь; біометричних показників садивного матеріалу та лісових культур. При цьому застосовували математично-статистичні методи оброблення експериментальних матеріалів, отриманих у результаті хронометражних спостережень за підготовкою ґрунту, нарізанням терас, здійсненням агротехнічних доглядів за лісовими культурами; при вивченні біометричних показників дослідних та виробничих посадок.

Наукова новизна одержаних результатів. За результатами досліджень вперше визначено особливості розбивання та нарізання терас на схилах змінної крутизни і їх формування на сильно еродованих схилах, виявлено деформацію ґрунтів при глибокому безвідвальному розпушуванні, досліджено радіус затуплення леза ріжучого інструмента за відбитком і зносом робочого органу ґрунтообробного знаряддя за трафаретом, вивчено особливості сположування укосів терас внаслідок ерозійних процесів, розроблено пристосування для визначення відхилення робочого органу ґрунтообробного знаряддя від заданого напрямку руху та пристрої й обладнання для динамометрії навісних механізмів на трактор, оцінки змиву ґрунтів на схилах, приготування розчинів для створення захисної плівки на садивному матеріалі деревних і чагарникових порід. Вивчено вплив крутизни схилу на якість оброблення ділянок при оранці та безвідвальному розпушуванні ґрунтів, терасування гірських площ, ефективності накопичення ґрунтової вологи та гумусу, збереження та ріст лісових культур. Обґрунтовані нові робочі органи та обладнання для садіння рослин, сівби насіння, вибирання каміння з оброблюваного шару, культивації, відвальної та безвідвальної оранки, нарізання терас і формування лісокультурних площадок, зрізання дерев та гілок із ростучих дерев, трелювання деревини від доглідових рубань. Опрацьовано принципи закріплення глибоких ерозійних утворень на основі формування земельних загат, екранованих: водонепроникною еластичною плівкою; залізобетонною плитою спеціальної конструкції; металевою сіткою; утилізованими автотракторними покришками; камінням та порубочними рештками від доглядових рубань; металевою решіткою просторової форми. Уточнено комплекс машин і знарядь для освоєння гірських схилів та яружно-балкових земель. Удосконалено технологію доглядових рубань у лісомеліоративних насадженнях.

Практичне значення одержаних результатів. В результаті виконаних досліджень за участю здобувача для практичного використання запропоновані:

— методичні рекомендації з технології створення лісових насаджень на еродованих гірських схилах Криму (Харків, 1982);

— доповнення до методичних рекомендацій з технології створення лісових насаджень на еродованих гірських схилах Криму (Харків, 1984);

— нормативи термінів слугування машин для лісового господарства Української та Молдавської РСР (Харків, 1984);

— порадник (проект) із штучного лісовідновлення та лісорозведення на землях держлісфонду Української РСР (для умов гірського Криму) (Алушта, 1989);

— методичні вказівки з визначення цін за використання лісових ресурсів в народногосподарському комплексі Автономної Республіки Крим (Алушта, 1994);

— методичні вказівки з визначення плати за використання (оренду) мисливських угідь у Держлісфонді Республіки Крим (Алушта, 1997).

Наукова ідея реалізована у нових способах освоєння меліоративних площ у гірських умовах та оцінки виконаних робіт, апробованих у лісомеліоративному виробництві Автономної Республіки Крим та Луганської області.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є окремою науковою працею автора. Дисертантом визначена проблема, опрацьовані теоретичні, методологічні й методичні положення та шляхи вирішення завдань. Увесь польовий та експериментальний матеріал підготовлено та зібрано здобувачем або за його участю. Дисертант протягом 29 років був відповідальним виконавцем і брав безпосередню участь у виконанні всіх запланованих в Кримському регіоні етапів з лісомеліорації гірських схилів і розроблення системи машин для комплексної механізації лісового господарства та захисного лісорозведення.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації та результати досліджень оприлюднено на багатьох наукових і науково-практичних конференціях, симпозіумах і нарадах обласного, республіканського, всесоюзного та міжнародного значення: Алушта (1988, 1994, 1999_2001), Барнаул (2003), Вінниця (1985), Голіцино (1995), Гомель (1990), Дніпропетровськ (1992), Івано-Франківськ (1990), Керч (2004), Київ (1990, 1993, 1997, 2000_2002), Кишинів (1989), Луганськ (1985), Москва (1998, 1990, 1991, 1993), Санкт-Петербург (1990), Сімферополь (1992, 1993, 1998-2004), Сиктивкар (1987), Ташкент (1979), Харків (2000).

Наукові розробки автора експоновано на ВДНГ СРСР (м. Москва) у 1984 р. у вигляді трьох буклетів, доведено до виробництва шляхом видання плакатів у м. Сімферополь (1984, 1988, 1990 рр.) та інформаційних листків у м. Харків (1989) і м. Сімферополь (1995_2000 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано близько 200 наукових праць, у тому числі у фахових виданнях 57, отримано понад 70 авторських свідоцтв і патентів на винахід. Понад 30 праць опубліковано у спеціальних брошурах, журналах та наукових збірниках. Окремі наукові розробки, публікації та винаходи підготовлено у співавторстві з д-р с.-г. наук О.Ф. Поляковим, канд. с.-г. наук Ю.К. Телешеком, М.Н. Алябьевим, Л.Г. Циганенком, В.В. Замлілим, І.Г. Яковенком та іншими співробітниками УкрНДІЛГА, Кримської ГЛНДС і спеціалістами виробництва, за що здобувач висловлює їм щиру подяку.

Структура та обсяг роботи. Матеріал дисертації викладено на 415 сторінках машинопису, у тому числі основний текст - на 321 сторінці. Дисертація складається з 8 розділів, висновків, переліку посилань та додатків. Дисертація ілюстрована 89 таблицями і 75 рисунками та схемами. Перелік посилань налічує 379 джерел, із них 30 - іноземних. Додатки включають 3 таблиці і 8 актів впровадження результатів дослідження.

гірський лісомеліоративний аридний крим

Розглянуто залежність агротехніки вирощування захисних насаджень і застосування технічних засобів від рельєфу та ґрунтово-кліматичних особливостей місцевості, культуртехнічних робіт та створення мережі під'їзних шляхів на схилових ділянках; тенденції розвитку способів оброблення ґрунтів під лісові культури; заходи щодо поліпшення водного режиму, боротьби з ерозією ґрунтів та селевими потоками; типи та способи формування терас.

На підставі аналізу літературних джерел з освоєння гірських схилів під лісові насадження встановлено, що дотепер недостатньо опрацьовані питання комплексного освоєння еродованих та кам'янистих площ на схилах. Лісогосподарські підприємства у багатьох регіонах України та в інших країнах Світу при здійсненні робот із лісомеліорації схилів обмежуються, головним чином, терасуванням та садінням рослин на полотні терас, а кам'янисті ділянки та сильно еродовані схили продовжують руйнуватись водною ерозією (А.Е. Балтер, 1954; Б.О. Павлов, 1956; П.М. Матвєєв та І.М. Шумейко, 1976; М.І. Калінін, 1983; В.І. Д'яконов, 1983 та ін.). Водночас, фрагментарне терасне розташування залісених ділянок на гірській території не забезпечує надійного закріплення ґрунтів і ускладнює комплексну механізацію лісомеліоративних робіт (Г.М. Ахинян, 1973; В.Д. Дем'янов та В.Ф. Галактіонов, 1978; Б.О. Павлов, 1959; І.Г. Зиков, 1967; П.С. Нартов та А.І. Писаренко, 1976; Ю.К. Телешек та М.Н. Агапонов, 1988 та ін.).

Програма та методика досліджень

Програмою досліджень передбачалось:

— уточнити класифікацію земель меліоративного фонду у гірському Криму;

— дати оцінку відвального та безвідвального обробітку ґрунтів на схилових територіях;

— розробити технологію освоєння щільних вапняків під захисні насадження;

— уточнити розмітку трас під тераси на схилах змінної крутизни та процес формування виїмково-насипних терас на кам'янистих та еродованих землях;

— обґрунтувати технологію спорудження технологічних та врізуваних терас;

— удосконалити технологію реконструкції малоцінних насаджень на схилах;

— виявити особливості вирощування садивного матеріалу в аридних умовах, технологію його садіння та проведення агротехнічних і лісогосподарських доглядів за культурами;

— здійснити оцінку меліоративних площ у Криму;

— обґрунтувати технологію формування земляних загат у руслах тимчасових водостоків, закріплення ерозійних утворень та їх схилів;

— дати оцінку технічним засобам для культуртехнічних робіт та нарізання терас, основного обробітку ґрунтів, садіння рослин та агротехнічних доглядів;

— вивчити технічну оснащеність лісогосподарських робіт у Криму;

— визначити вплив способу підготовки ґрунту на ріст захисних насаджень та оцінити ефективність терасування схилів у Криму;

— виявити трудомісткість створення лісових культур на ділянках I - VI категорій кам'янистих лісомеліоративних площ (КЛМП).

У розділі також наведено методики розрахунку енергетичних та агротехнічних показників відвальної оранки на рівних та схилових ділянках, радіусу затуплення леза ріжучого інструмента, геометричних параметрів виїмково-насипних терас на схилах різної крутизни, розбивання терас на схилах змінної крутизни, кількості донних загат на одиницю довжини тальвегу ерозійних утворень і визначення місткості їх ставків, металомісткості та металонасиченості основного обробітку ґрунту (плантажного та безвідвального), тягового опору і вибір робочих органів культиваторів при обробці кам'янистих ґрунтів, коефіцієнта запасу спрацьовування автоматичного управління поворотною лапою знаряддя та тракторного загону для лісомеліоративних робіт.

Уточнено методики визначення ефективності глибокого безвідвального розпушування на пологих ділянках та полотні терас, парафінування надземної частини сіянців перед садінням, виявлення впливу агротехнічних доглядів на фракційний склад ґрунтів у міжряддях та на полотні терас, зменшення обсягу землерийних робіт при формуванні донних загат, спорудження виїмково-насипних терас після попереднього глибокого розпушування та часткового профілювання поверхні схилу, формування садивних місць на кам'янистих землях із використанням барової машини та вибухових речовин (енергії вибуху), улаштування садивних місць на дрібноконтурних ділянках, розміщених на схилах, уніфікації ґрунтообробної та лісогосподарської техніки в гірських умовах, обґрунтування культиватора для оброблення в рядках та міжряддях, визначення оптимального складу машинно-тракторного парку, вивчення розвитку кореневих систем дослідних та виробничих культур, створених на різних категоріях КЛМП, визначення вмісту гумусу на затерасованих схилах.

Оцінка земель меліоративного фонду гірського Криму і основних
видів обробітку ґрунтів під лісові культури

Лісомеліоративний фонд гірської частини півострова характеризується складним рельєфом і складається з ділянок на схилах різної крутизни. Він характеризується підвищеною строкатістю ґрунтів та низкою вологозабезпеченістю. Підстилаючими породами тут виступають - глинисті сланці, вапняки, піщаники, мергелі та конгломерати.

Визначення фракційного складу прибережної зони гірського Криму і його об'ємної маси дало змогу встановити, що на ці показники істотно впливають ступінь змитості ґрунтів та тривалість зростання деревно-чагарникової рослинності на схилах. Так, ґрунто-підґрунтя в лісових насадженнях за своїм фракційним складом та об'ємною масою перевершують у якісному відношенні незаліснені площі і, особливо, сильно еродовані схили. У такому ґрунто-підґрунті фракцій діаметром <5 мм міститься в 1,62 раза більше, ніж на сильно еродованих ділянках. У них об'ємна маса також в 1,47 раза менше, ніж у зразках, узятих на змитих ґрунтах. Підвищена розмитість гірських територій погіршує збереженість ґрунтової вологи в коренезаселеному шарі, особливо на вододілах, прияружних та прибалкових долинах. Цей показник зменшується з підйомом місць взяття ґрунтових зразків від підошви схилу до його верхів'я. Зокрема, на еродованих схилах підвищена концентрація ґрунтової вологи відзначається в зразках, узятих у руслі тимчасових водотоків наявної яружної мережі.

З метою оптимального вирішення усього спектру технологічних питань меліоративний фонд регіону поділено на сім категорій кам'янистих лісомеліоративних площ. Чим вище порядковий номер категорії, тим складнішим є метод освоєння меліоративних територій. Це пов'язано зі збільшенням крутості схилу, розчленованості схилових масивів глибокими ерозійними утвореннями, вмістом механічних домішок (каміння, щебеню, хряща, деревних залишків), зі зменшенням потужності ґрунтового покриву і погіршенням його водно-фізичних властивостей. Так, на ділянках I категорії (крутістю 0-5) провадять суцільний обробіток ґрунту, II (крутістю 6-12) - обробіток смугами, III (крутістю 13-30) і IV (крутістю 13-40) - терасування схилів і окультурення їх полотна, V (крутістю 0-20) - формування терасоподібних лісокультурних площадок, VI (будь якої крутизни) - частковий обробіток ґрунту у вигляді садивних лунок, ям, борозен і площадок. При цьому до III категорії відносять нееродовані схилові землі, покриті трав'янистою і, частково, чагарниковою рослинністю, а до IV - сильно еродовані, малопродуктивні схили. До VІІ категорії віднесено переважно схили крутіше 40, сильно кам'янисті плато і положисті ділянки з оголеннями материнських порід. На даному етапі технологічного розвитку лісомеліоративного виробництва ці ділянки не є лісопридатними.

У лісокультурному виробництві Кримського півострова велику увагу приділяють основному обробітку ґрунту. Усі види основного обробітку ґрунту під лісові насадження в гірських умовах за повнотою освоєння площі можна підрозділити на суцільний, смуговий й частковий. У свою чергу, кожний із перерахованих способів обробітку може бути проведений із оборотом та без обороту шару. При цьому оборот шару здійснюють шляхом дискування, відвальної та плантажної оранок. Обробіток ґрунту без обороту шару провадять за допомогою фрезерування, поверхневого та глибокого розпушування.

При вивченні питання окультурення гірських схилів Кримською ГЛНДС протягом 50 років установлено, що вирощування стійких захисних насаджень в аридних умовах стає можливим лише за повного зарегулювання поверхневого стоку на лісомеліоративних ділянках, створення в місцях садіння рослин досить потужного (понад 40-70 см), пухкого і вологоємного коренезаселеного шару ґрунту, своєчасного усунення конкуруючої бур'янистої рослинності в рядах і міжряддях лісових культур та ін.

Багаторічний досвід освоєння гірських площ під захисні насадження свідчить, що вибір методу обробітку ґрунту залежить від крутості схилу, стану ґрунто-підґрунтя та рослинності (табл. 1).

Так, при вивченні енергетичних показників оранки земель у Криму на рівних ділянках і на схилах установлено, що за відвалювання пласта вниз за схилом енергетичні витрати знижуються зі зростанням його крутизни, а за відвалювання пласта догори - зростають.

Таблиця 1. Показники ефективності безвідвального розпушування ґрунту

На малопотужних землях, що меліоруються, з великим вмістом каміння в оброблюваному шарі застосування плугів загального та спеціального призначення ускладнюється. На таких ділянках стійкішими та ефективнішими в роботі є глибокорозпушувачі. При цьому безвідвальне розпушування є також найменш металомістким та металонасиченим способом обробітку ґрунту.

Багаторічний досвід лісокультурного виробництва в Криму свідчить, що в аридних умовах задовільний ріст насаджень забезпечується лише на ділянках, де сформований дрібнокам'янистий коренезаселюваний шар не менше 30 см (табл. 2).

Дані табл. 2 підтверджують, що за зменшення потужності ґрунтового покриву різко знижується глибина оброблення ґрунту, висота, діаметр стовбурів і крон вирощуваних рослин. При цьому збільшується маса каменів на одиницю окультуреної площі та відстань між деревцями в рядах посадок.

Дослідженнями також встановлено, що з віком, коли зростає потреба дерев і чагарників у ґрунтовій волозі, потужність сформованого коренезаселеного шару та його кам'янистість дуже сильно впливає на їх збереження та стійкість лісових насаджень

Таблиця 2. Показники росту 5-річних культур сосни кримської за різної потужності ґрунтового покриву

. Виявилося, що на ділянках, де коренезаселений шар має різну потужність, відпад рослин носить нерівномірний (осередковий) характер. Осередки відпаду культур зосереджуються, головним чином, у місцях із неглибоким заляганням щільних гірських порід, які погано піддаються руйнуванню в ході первинної оброблення ґрунто-підґрунтя. З метою усунення зазначених недоліків у формуванні коренезаселюваного шару ґрунту в садивних місцях нами здійснено серію спеціальних дослідів із застосуванням барової машини з підготовки садивних траншей шириною 14 дм і глибиною до 1,4 м. Такий спосіб має низку переваг порівняно з іншими завдяки більшій вологомісткості субстрату в коренезаселюваному шарі, сформованому у глибоких траншеях.

При освоєнні дрібноконтурних ділянок на схилах продуктивними виявилися методи, які засновані на глибокій обробці ґрунту (терасоподібні лісокультурні площадки з попереднім глибоким розпушуванням, терасо-канави).

Удосконалення технології нарізання терас у гірських умовах

Вивчено виїмково-насипне терасування, як основний метод освоєння гірських схилів під лісомеліоративні насадження. Багаторічними дослідженнями основних параметрів нарізаних і залісених терас установлено, що вони протягом перших 2_3 років істотно піддаються деформації, особливо на крутих (25_35) схилах, позбавлених трав'янистої та деревно-чагарникової рослинності.

Для підвищення протиерозійної стійкості гірських площ було обґрунтовано проведення на крутосхилових ділянках повторного терасування. Їх нарізку проводили під час доглядових рубань в культурах, створених на перших терасах. Повторні тераси використовували як під'їзні шляхи для вивезення заготовленої деревини від доглядових рубань. Після цього полотно більшості терас окультурювали і використовували для створювання нових культур. Тераси, що залишилися неокультуреними, надалі використовували як протипожежні розриви та під'їзні шляхи.

У гірських умовах більшість площ, що залісюються, представлені схилами змінної крутизни у поперечному напрямку. За таких умов ширину смуги, що займає одна тераса, запропоновано визначати за формулою:

L_min = 0,5 B [sin (d--+--j) / sin (d-----a_max) + sin--j / cos a_max] + a_min, (1)

де: L_min - мінімальна ширина смуги, яку відведено під нарізання тераси на крутій ділянці освоюваної площі, м; В - ширина полотна тераси, що проектується, м; , , _max - крутизна, відповідно, укосу насипної частини гідротехнічної споруди, зворотного ухилу його полотна та схилу на крутій ділянці території, що освоюється, град; а_min - ширина берми на крутому відрізку оброблюваного схилу, м.

На схилах змінної крутості ширина смуги, яку відводять під спорудження тераси на положистій ділянці (L _i), є більшою:

L_i = L_min + l_i, (2)

де l_i - величина зміщення точки відліку вішки, м.

Значення величин ширини берми та смуг, які відводять під прокладання гідротехнічних споруд, розраховані за формулами (1) і (2), наведено в табл. 3.

Таблиця 3. Вплив змінної крутизни схилу на ширину берми смуг, які відводять під спорудження терас шириною (В = 4 м)

Дані табл. 3 свідчать, що при освоєнні схилів змінної крутизни ширина смуг, які відводять під прокладання гідротехнічних споруд, може досягати 22-28 м.

З метою підвищення якості залісення крутосхилів на Кримській ГЛНДС опрацьовано метод формування технологічних терас. Відмінною рисою їх є збільшення ширини полотна до 5-7 м, зворотного ухилу - до 6-9, та використання під залісення їх насипного укосу, який займає 70-90 % міжтерасного простору. Саме полотно таких гідротехнічних споруд використовують у технологічних цілях - для поставляння садивного матеріалу, необхідних механізмів та інструментів, а після залісення - як протипожежні розриви.

Для збереження на полотні терас родючого шару ґрунту, який зрізують зі схилу, і зменшення розміру міжтерасного простору лісівники Кримського півострова змінили послідовність операцій із формування гідротехнічних споруд. Тераси з шириною полотна 3,5-4,2 м нарізали по горизонталі через 2,5_4,5 м одна від другої. При цьому першу з них розміщали біля підніжжя схилу, тобто послідовність влаштування терас була знизу догори, тоді як при звичайному виїмково-насипному терасуванні - згори до низу. Наші спостереження за бульдозерним плантажуванням у Судакському ДЛМГ показали, що близьке розташування однієї тераси від іншої і попереднє розпушування їх полотна дає змогу збільшити потужність розпушеної маси ґрунто-підґрунтя в місцях садіння рослин у 1,7-2,4 раза. При формуванні коренезаселюваного шару на полотні штучно зближених терас найповніше використовується потенціал родючості малопродуктивних схилів, що окультурюються. При цьому для ходіння робітників та доставки знаряддя на насипній частині гідротехнічних споруд влаштовується горизонтальний уступ шириною 0,7_1,2 м, який є складовою мережі стежок. Наявність таких уступів підвищує дреноватість освоюваної площі, завдяки чому краще затримуються атмосферні опади і стабілізуються первісні геометричні параметри терас. У свою чергу, щільне розташування гідротехнічних споруд на схилі й садіння лісових культур в утвореному міжтерасному (міжуступному) просторі збільшує в 1,4_2 рази питому площу освоєння гірських територій, що меліоруються.

Значна частина гірських площ Криму вкрита низькоповнотними насадженнями дуба пухнастого з грабінником, фісташкою туполистою, ялівцем деревоподібним, глодом та іншими породами. З погіршенням лісорослиних умов до В₁, С₁ та В_о, С_о вони набувають вигляду чагарникових заростей та рідколісся. Особливо це характерно для нижнього висотного поясу південно-східного узбережжя, з його аридним кліматом і перевагою сильно змитих кам'янисто-щебенистих ґрунтів. Для зниження негативного впливу малоцінних заростей на ділянках їх реконструкції було випробувано нарізку спарених терас. Графічний розрахунок основних параметрів спарених терас показав, що на їх значення істотно впливає крутість освоюваного схилу. При цьому встановлено, що обсяг розпушеної маси основної (лісокультурної) тераси перевищує наявні значення додаткової гідротехнічної споруди в 1,15_1,33 раза, а висота виїмкового укосу зменшується в 1,36_1,40 раза. Зокрема цьому висота виїмкового схилу лісокультурної тераси на 30,9_42,9 % складається з насипного ґрунту підрізаної додаткової гідротехнічної споруди. Загалом ширина основної тераси дорівнює 3,5_4,5, а додаткової, після її підрізування, - 2,5_3,0 м. Додаткова гідротехнічна споруда, з полотна якої вилучено родючий шар ґрунту, виконує роль освітлювального коридору для головних деревних порід, що вводяться.

Вирощування захисних насаджень в гірському Криму та організація агротехнічних доглядів за ними

Проведено оцінку лісомеліоративних насаджень у Криму, на підставі якої розроблено заходи щодо підвищення їх захисних функцій (табл. 4). Доведено, що захисні функції лісових насаджень можна підвищити, у першу чергу, за рахунок залучення в лісомеліоративний оборот ділянок, непокритих деревинно-чагарниковою рослинністю та реконструкції малоцінних деревостанів.

Багаторічний досвід станції та лісогосподарських підприємств Кримського півострова свідчить, що ефективність вирощування садивного матеріалу залежить від своєчасності проведення доглядів із боротьби з бур'янистою рослинністю. Так, за перший рік вирощування сіянців необхідно 7-8 разів знищувати бур'яни механічним методом. Для зниження кількості сходів бур'янистої рослинності, запобігання утворення кірки на поверхні посівних грядок і скорочення витрат води при поливах нами при вирощуванні сіянців було випробувано мульчування розсадника тирсою, опалим листям і сумішшю опалого листя з тирсою.

Таблиця 4. Заходи щодо підвищення меліоративної ролі водозбірних площ лісового фонду Криму

Дослідженнями встановлено, що мульчування сходів на посівних грядках забезпечує зниження витрат ґрунтової вологи у верхньому 10-сантиметровому шарі ґрунто-підґрунтя. Так, якщо на ділянці грядки без мульчування (контроль) вологість ґрунту в досліджуваному шарі описується рівнянням:

W_{x k} = 18,29 - 2,00n_x + 0,12n_x², (3)

— то при мульчуванні тирсою

Ц_{ч щп} = 13,73 + 3,53т_ч - 0,67т_ч², (4)

— опалим листям

W_{x л} = 8,36 + 6,17n_x - 0,96n_x², (5)

— сумішшю опалого листя з тирсою

Ц_{ч л + оп} = 16,83 - 0,58т_ч - 0,02т_ч², (6)

де: W_{x k}, W_{x оп}, W_{x л} і W_{x л + оп} - вологість ґрунту на ділянках посівного відділення розсадника відповідно без мульчування (контроль) і замульчованих тирсою, листям і сумішшю листя з тирсою; n_x - день, відлічений від останнього поливу відділень розсадника (n_x = 1_6 днів).

Отримані формули показують, що мульчування поверхні розсадника сприяє зниженню на 3_4 % витрат ґрунтової вологи в досліджуваному шарі. При цьому мульчування забезпечує скорочення кількості агротехнічних доглядів зі знищення бур'янистої рослинності до двох, які здійснюють рано навесні до нанесення шару мульчі. У результаті цього за два роки вирощування садивного матеріалу забезпечується скорочення кількості доглядів з 14_16 до двох.

Для створення культур у посушливих умовах розроблено й апробовано суміш для утворення захисної плівки на садивному матеріалі деревних порід. У результаті парафінування надземної частини сіянців їх приживлюваність зростає в 1,13_2,12, а збереженість 10-річніх культур - у 1,23_3,07 рази.

Таблиця 5. Вплив крутості схилу і терміну вирощування культур
на приживлюваність і збереженість

Дослідженнями доведено (табл. 5), що успіх лісомеліоративної справи значною мірою залежить від своєчасності проведення агротехнічних доглядів. Тільки своєчасна обробка ґрунту в насадженнях дає змогу одержати вищі таксаційні показники за зменшення в 1,16 раза відстані між деревцями в ряду садіння. Разом із цим, на схилових ділянках культивація ґрунту призводить до часткового пошкодження й знищення висаджених рослин.

Зі збільшенням крутості залісеного схилу й терміну вирощування культур (1_3 роки) частка збережених рослин знижується в 1,17; 1,34 та 1,64 раза відповідно.

З метою поліпшення умов росту створених культур і зниження трудових витрат застосовували мульчування захисних зон посадок тирсою, відсівом каменедробильного виробництва, скошеною травою, водонепроникною еластичною плівкою і великим камінням, викорчуваним при обробці міжрядь. Комбіноване мульчування захисної зони рядка лісових культур запобігає заростанню їх бур'янистою рослинністю й виключає ушкодження та знищення деревець при обробці міжрядь.

Меліоративні заходи щодо захисту гірських схилів від ерозії ґрунтів і селевих потоків

Виконано ерозійну оцінку меліоративних площ Кримського півострова. Встановлено, що на основні показники еродованості схилів істотно впливають характер і стан корінних гірських порід. У Криму ерозія ґрунтів активно розвивається не лише за рахунок збільшення площ водозборів, зниження лісистості та повноти насаджень, але й за рахунок зменшення потужності ґрунтового покриву та збільшення крутості схилу (табл. 6).

Таблиця 6. Величина водозбору, при якій починається ерозія ґрунту

З табл. 6 видно, що на оголених ділянках крутістю 15,1_25 величина водозбірної площі зароджуваних вибоїн знижується в 1,25_2,50 раза, порівняно з задернілими й залісеними ділянками, на яких потужність ґрунтового покриву становить 30 см і більше. Разом із тим, оцінка водозбірних територій гірського Криму показала, що більшість із обстежених верхівок ерозійних утворень має потребу у відводі, розпиленні та зарегулюванні стоку, тобто в будівництві найпростіших гідротехнічних споруд - борозен, валів, площадок або терас відповідного типу. У кожному конкретному випадку при їх формуванні враховують крутість схилу, площу водозбору та стан ґрунтового покриву.

Наявність на схилових землях глибоких ерозійних утворень у вигляді балок, ярів, річок, улоговин та вимоїн ускладнює можливість їх ефективного використання в лісовому господарстві. За руслами таких ерозійних утворень найбільш виправданим є спорудження донних загат. Кількість загат, що влаштовуються, в яру визначали за формулою:

n = g_max F_вК_пК_? / W_п, (7)

де: W _n - об'єм ставка гідротехнічної споруди, м³; g _max - максимальний добовий об'єм опадів у досліджуваному регіоні (g_max = 161,8 мм/добу); F_в - площа водозбору, м²; К_п - безрозмірний коефіцієнт пропорційності водозбору (К_п =1,2); К_? - коефіцієнт стоку, що залежить від виду ґрунтового покриву на освоюваному водозборі (К_? = 0,7).

За підставлення значень прийнятих коефіцієнтів у вираз (7) одержимо:

n = 0,136F_в/W_п, (8)

Формула (8) показує, що кількість запроектованих донних загат знаходиться у прямій залежності від площі водозбору і об'єму ставка споруд, що влаштовуються. У кожному конкретному випадку місткість ставка загати та його стійкість можна підвищити, якщо екранувати тіло формованого насипу металевою сіткою, камінням, залізобетонною плитою спеціальної конструкції, водонепроникною еластичною плівкою, порубочними залишками, просторовими металевими ґратами тощо (табл. 7).

З табл. 7 видно, що найменше значення коефіцієнт відношення об'єму насипного ґрунту до місткості створюваного ставка має при екрануванні тіла загати металевою сіткою.

Таблиця 7. Параметри донних загат

Обґрунтування комплексу машин і знарядь для залісення
гірських схилів

Обґрунтовано технологічний комплекс машин і знарядь для залісення гірських схилів. Визначено продуктивність землерийної техніки залежно від фізико-механічних властивостей ґрунто-підґрунтя, крутості схилу, інтенсивності розмиву площі. Отримані дані наведено в табл. 8.

З табл. 8 видно, що терасери, навішані на трактор класу тяги 30 кН, придатні лише для роботи на нееродованих схилах крутістю до 20. Проте вони нарізають відносно вузьку (шириною 2,4_2,7 м) терасу. На еродованих малопродуктивних схилових ділянках їх застосування ускладнено. Терасер та бульдозери, навішані на трактор класу тяги 60 кН, можуть працювати на схилах різної крутості, об'ємної маси ґрунто-підґрунтя, схильності території до ерозійних процесів. Водночас, найменшу продуктивність вони показують на сильно еродованих крутосхилах (>30), особливо - бульдозери з прямою, неповоротною лопатою.

Таблиця 8. Продуктивність землерийної техніки при нарізанні виїмково-насипних терас на схилах із різними фізико-механічними властивостями ґрунто-підґрунтя

У той же час терасери Т-4, Т-4М та ТК-4 досягають найбільшої продуктивності на нееродованих схилових землях крутістю до 25. Проведене випробування землерийної техніки у виробничих умовах гірського Криму та яружно-балкових земель Луганської області показало, що при спорудженні широких виїмково-насипних терас результативнішим є універсальний бульдозер. З урахуванням проведених випробувань уточнено область застосування землерийної техніки (табл. 9).

Таблиця 9. Сфери застосування землерийних агрегатів на еродованих
схилових ділянках

Здійснена конкретизація застосування технічних засобів сприятиме підвищенню їх експлуатаційного наробітку, поліпшенню культури землеробства в гірських умовах. При цьому встановлено, що залісені ділянки мають потребу у своєчасному розпушуванні ґрунту та знищенні бур'янів. Однак у багатьох випадках лісомеліоративного виробництва знищення бур'янистої рослинності та розпушування ґрунто-підґрунтя в рядах створених культур здійснюється вручну, особливо в перший рік після садіння сіянців, коли висота і одерев'яніння їх стовбурців ще недостатні для стабілізації щупа виносної поворотної лапи пристрою культиватора. Не дає позитивних результатів за високої швидкості переміщення агрегату та вологості ґрунту <15 % і надмірне зменшення ширини захисної зони при обробці міжрядь навіть на ділянках із розміченими прямолінійними рядами, якщо в ґрунто-підґрунті є механічні включення (табл. 10).

Дані табл. 10 свідчать, що збереженість деревець у культурах знаходиться у зворотній залежності від робочої швидкості переміщення ґрунтообробного агрегату, ширини захисної напівзони рядів посадок і вологості ґрунто-підґрунтя.

Таблиця 10. Вплив вологості ґрунту, ширини захисної напівзони в рядах посадок і швидкості переміщення агрегату на збереженість оброблюваних культур

Виходячи з особливостей роботи застосовуваної техніки, нами здійснено класифікацію факторів, що негативно впливають на якість оброблення ґрунту в рядах, та визначено шляхи їх усунення (табл. 11). Лише за усунення всіх перерахованих негативних явищ забезпечується якісна обробка ґрунто-підґрунтя в рядах вирощуваних лісових культур.

Таблиця 11. Класифікація факторів, що негативно впливають на якість оброблення ґрунту в рядах вирощуваних культур

У 70-ті роки ХХ-го сторіччя більшість лісогосподарських підприємств Кримського півострова щорічно освоювали під захисні насадження по 200_400 га безлісих схилових площ. Починаючи з 1991 року обсяг лісокультурних робіт у гірських умовах різко скоротився. Так, у даний час усіма державними лісогосподарськими підприємствами Автономної Республіки Крим освоюється близько 400 га/рік. Причиною цього є вкрай незадовільне фінансування лісомеліоративних робіт, фізичний і моральний знос основного парку сільсько- й лісогосподарських машин та знарядь, підвищена крутість, змитість та дрібноконтурність схилових площ, які відведено під залісення тощ...