Наукові основи створення і вирощування лісомеліоративних насаджень в гірських умовах Криму

N_n = V_u / W_xtLR_c, (9)

де: V _м - річний обсяг окультурення схилів у регіоні, га; W _год - середня продуктивність бульдозера (терасера) при нарізці гідротехнічних споруд, га/година змінного часу; t - тривалість роботи агрегату в зміну (день), годин; Д - оптимальний агротехнічний термін терасування, днів; К_с - сукупний коефіцієнт, що враховує повноту використання продуктивних технічних засобів, робочого дня, календарного періоду нарізки терас (у нашому випадку К_с = 0,68).

Зменшення кількості механізаторів (n) після впровадження енергонасиченої землерийної техніки визначається за формулою:

n = (Т_б -Т_в)V _м, (10)

де: Т_б та Т_у - трудомісткість спорудження терас на 1 га при використанні відповідно базової та впроваджуваної техніки, людино-змін.

З урахуванням продуктивності базової та впроваджуваної землерийної техніки за формулами (9 і 10) здійснено розрахунок механізованого загону, здатного освоювати та залісювати за рік по 400 га схилових земель (табл. 12).

Із цієї таблиці видно, що перехід у лісомеліоративному виробництві на енергетичні технічні засоби дасть змогу зменшити їх кількість, порівняно з базовим варіантом, у три рази (з 15 до 5 фізичних одиниць). При цьому поліпшуються технологічні показники (збільшується ширина терас, що влаштовуються, глибина їх окультурення та ін.).

Таблиця 12. Трудові витрати і кількість необхідної техніки при освоєнні 400 га еродованих схилів за рік

Ефективність удосконаленої технології та механізації гірських схилів

Оцінено показники культур сосни кримської, створених на різних категоріях кам'янистих лісомеліоративних площ (КЛМП). Проведені дослідження свідчать, що зі збільшенням порядкового номера КЛМП знижуються основні лісівничо-таксаційні показники лісомеліоративних насаджень (табл. 13).

Таблиця 13. Лісівничо-таксаційні показники культур сосни кримської на різних категоріях кам'янистих лісомеліоративних площ

Обстеженнями також установлено, що в нижній висотній зоні Кримських гір практично відсутнє природне поновлення сосни кримської, особливо на схилах південних експозицій, де підстилаючою породою є глинисті сланці. Одиничні екземпляри самосіву та підросту сосни кримської можна зустріти лише на схилах тіньових (північних) експозицій.

Глибоко розпушене полотно виїмково-насипних, технологічних, спарених та врізних терас, має зворотний ухил і здатне переводити опади, що концентрують на ній, у внутріґрунтовий стік, насичуючи водою коренезаселений шар ґрунто-підґрунтя. Об'єм води (W _т), утримуваний кожним погонним метром гідротехнічного спорудження, можна визначити через її ширину і кут зворотного ухилу (?) полотна:

W _т = 0,5 В ² tg ?. (11)

З урахуванням об'єму опадів, що випали, на одиниці схилової площі (g) і коефіцієнта стоку (Кс) стійкість полотна терас від розмиву збережеться в тому випадку, якщо:

B tg і 2g[2асos ? / Ут + sin (?+?) / sin (? - ?) + ctg ?tg (?+?)] g K_c, (12)

Таблиця 14. Визначення ефективності спорудження водозатримуючого валка на насипній брівці терас при зарегулюванні стоку

Розрахунок (табл. 14), проведений за формулою (12), показав, що зі збільшенням крутості освоюваного схилу об'єм води, що зосереджується на полотнині гідротехнічних споруджень зростає. Для утримання її на терасах необхідно збільшити об'єм ставка шляхом розширення полотна або надання йому підвищеного зворотного ухилу. Однак, через щільність материнських порід збільшення ширини полотна терас і зворотного ухилу не завжди виявляється можливим у гірських умовах. Продуктивнішим щодо зарегулювання стоку, як показали наші дослідження, є формування траншеї-колектора на виїмковій частині гідротехнічної споруди та водозатримувального валка на його насипній брівці.

З табл. 14 видно, що формування водозатримувального валка на насипній брівці терас підвищує їх місткість у 2,57_5,16 раза. Пристрій насипного валка на гідротехнічному спорудженні забезпечує гарантоване зарегулювання екстремальних опадів. При цьому встановлено, що зі збільшенням крутості освоюваної площі зростає й обсяг землерийних робіт із зарегулювання стоку. Так, на гірських ділянках крутістю 30_35 зарегулювати стік стає можливим лише при формуванні водозатримувальних валків висотою 10_30 см та надання полотну терас зворотного ухилу в межах 4_8.

З урахуванням застосовуваної технології зроблений розрахунок 20 технологічних карт з освоєння земель І-VІ категорій КЛМП (табл. 15).

З даних табл. 15 видно, що зі збільшенням порядкового номера категорій КЛМП зростають витрати часу на обробіток та залісення гірських площ, особливо, якщо їх освоєння наближається до 100 %.

Таблиця 15. Залежність витрат праці від категорії освоюваних площ у гірському Криму

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ

У дисертації наведена теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляються в обґрунтуванні концепції комплексного освоєння сильноеродованих та малопродуктивних схилових земель під лісові культури. Проведено уточнення програми та методики створення й вирощування культур в гірських умовах, оцінювання земель меліоративного фонду регіону та основних видів обробітку ґрунту під лісові насадження, удосконалення технології нарізки терас, садіння і визначення стану лісомеліоративних насаджень. Розроблено вишукування заходів із захисту гірських територій від ерозії та селевих зливів, обґрунтування комплексу машин і знарядь для освоєння та залісення малопродуктивних схилових земель. Обґрунтовано методи визначення: ефективності накопичення ґрунтової вологи та гумусу в результаті терасування схилів та інших видів оброблення; характеру сположування укосів терас в результаті ерозії ґрунту.

1. За 125-річний період лісомеліорації схилових земель лісівниками Автономної Республіки Крим накопичений багатий досвід із боротьби з ерозією ґрунтів. Разом із тим, поліпшення водного режиму, попередження припинення ерозійно-селевих і зсувних процесів, підвищення продуктивності гірських і передгірних територій, залучення в господарський оборот земель, що вийшли із сільськогосподарського користування, залишаються першочерговими задачами регіону.

2. Повторювані (через 2_7 років) сильні посухи в Криму вимагають критичного перегляду багатьох питань гірської меліорації стосовно розчищення та окультурення нових площ, проведення агротехнічних і лісогосподарських доглядів, реконструкції малоцінних насаджень тощо. Усі вони повинні бути спрямовані на зарегулювання стоку на залісеній площі, підтримку коренезаселеного шару ґрунто-підґрунтя в розпушеному стані, постійне збільшення площі живлення вирощуваних культур.

3. У нижній висотній зоні гірського Криму на ефективність залісення істотно впливає експозиція схилу. На північній експозиції збереженість 2-річних культур сосни кримської в 1,75 раза вище, ніж на південній. Це вимагає введення на південних експозиціях залісюваних схилів нижньої висотної зони більш засухостійких видів сосни (ельдарської, піцундської та італійської), а також кедрів (атласького, гімалайського та ліванського), кипарисів (аризонського та пірамідального), дубів (пухнастого та кам'яного), фісташки туполистої, грабінника, кизильника, багряника, володушки, метельника прутоподібного тощо.

4. На кам'янистих схилових землях найбільш ефективним прийомом обробітку ґрунтів є глибоке безвідвальне розпушування, що дає змогу знизити металоємність технологічного процесу, якщо відстань між сусідніми проходами робочого органу відповідає в середньому глибині розрихлення. Установлено, що зі збільшенням глибини обробітку зростає імовірність проникнення основної маси коренів вирощуваних культур до більш вологоємних шарів ґрунто-підґрунтя. При цьому найкращий розвиток культур досягається, якщо садіння здійснено 2-річними сіянцями через 0,5_0,7 м один від одного в ряду із заглибленням їх кореневої шийки на 5_8 см.

5. На дрібноконтурних схилових ділянках із потужністю ґрунто-підґрунтя понад 30 см позитивні результати досягаються за рахунок спорудження терасо-канав і садіння в них культурних рослин, особливо, якщо улаштовані канави розширюють і поглиблюють у місцях запланованого садіння саджанців чи створення культур за рахунок попереднього глибокого розпушування ділянки і утворення перехресних похилих борозен у місцях спорудження лісокультурних площадок.

6. На малопродуктивних крутосхилах лісомеліоративне освоєння повинно вестися за рахунок спорудження технологічних терас, полотно яких використовують як під'їзний шлях, а міжтерасний простір зайнятий на 70_90 % насипним укосом і на 10-30 % бермою - для садіння культур.

7. За механізованого садіння рослин на полотні терас найбільш працездатними виявилися садивні машини ЛПА та ЛМГ-2. При цьому встановлено, що глибина нарізаних щілин сошником садивної машини повинна на 7_10 см перевищувати максимальний розмір кореневої системи рослин, які висаджуються. Це дає змогу закладати кореневу шийку сіянців та саджанців глибше від поверхні ґрунту без заворотів та викривлення коренів.

8. Технологія доглядових рубань для урахуванням специфіки створення культур у гірських умовах повинна базуватися на двох-етапному терасуванні схилів, при якому повторне нарізування гідротехнічних споруд пристосовується до проріджування насаджень. При цьому на високих пнях дерев, які зрізують, залишають живі гілки на рівні 2_3-х нижніх кілець, а в дерев, що зростають, вирізують гілки на 3_6 кільцях із середньої частини крони. У тих випадках, де тераси прокладено на близькій відстані одна від одної, під'їзні колії на залісеній площі влаштовують за рахунок спорудження зиґзаґоподібної технологічної тераси, похилі відрізки якої прокладають у міжтерасних просторах, а під горизонтальні - розчищають лісокультурні тераси від наявної деревної рослинності.

9. Для захисту вершин ярів і балок від паводків, що виникають під час випадання екстремальних опадів, ефективними технологічними прийомами є: нарізка водовідвідних, водорозпилювальних і водозатримуючих борізд, канав, траншей; спорудження насипних валів, терасоподібних площадок і виїмково-насипних терас, особливо, якщо влаштовані гідротехнічні споруди відводять потім під садіння деревно-чагарникової рослинності.

10. Об'єм тіла і ставка утримуваної води насипних земляних загат знаходяться в прямій залежності від крутості тальвегу яру або балки, що закріплюються, і висоти донних споруд, що влаштовуються. Для зниження об'єму землерийних робіт обґрунтовано та випробувано у виробничих умовах технологію формування донних загат, яка заснована на екрануванні їх насипного тіла водонепроникною еластичною плівкою, металевою сіткою, камінням, порубочними залишками, залізобетонними плитами спеціальної конструкції, просторовими металевими ґратами, утилізованими автотракторними покришками тощо.

11. Залісення природно та штучно створених зсувів повинне здійснюватися в два етапи. При цьому на першому з них перевагу надають садінню чагарників, а на другому - головних і супутніх порід. Це сприяє стабілізації ухилу зсуву в межах 38_40 і зниження у 6,2 раза ймовірності утворення шаблеподібності в прикореневій частині стовбура вирощуваних дерев.

12. У природно та штучно створених насадженнях, де появляється самосів і підріст сосен піцундської та кримської, кедрів гімалайського, ліванського й атласького, кипарисів аризонського та пірамідального, горобини садової (великоплідної) та інших порід, організовують такі лісокультурні роботи. В осінньо-зимовий період після випадання ефективних дощів ґрунту у пристовбурних колах діаметром 0,3_0,4 м розпушують на глибину 6_8 см. Розпушену поверхню покривають (мульчують) з підгірного боку дрібним камінням, а з нагорного - опалими хвоєю та листям. Після цього до кожної з окультурених рослин влаштовують похилі водозбірні борозни довжиною 1,5_2,5 м і глибиною 10_20 см.

13. У низькоповнотних насадженнях аридної зони гірського Криму, що ростуть на схилах підвищеної (понад 25) крутості, ґрунт під природне поновлення готують улітку шляхом прокладання виїмково-насипних терас і окультурення їх полотна системою розпушувачів на глибину 0,7 м і більше. Підготовлені тераси підновлюють у вересні-жовтні на глибину 6_12 см, загортаючи основну масу опалого насіння (дуба, береки, глоду, фісташки туполистої, грабінника, держи-дерева, шипшини тощо) у розпушений шар ґрунту. На тих ділянках, де самосів та підріст не появився і не заплановано широкомасштабних робіт із їх реконструкції, обмежуються частковим обробітком ґрунту у вигляді терасоподібних лісокультурних площадок шириною 0,5_0,8 і довжиною 1,0_1,5 м. На створених і оброблених площадках на глибину 25_30 см висаджують сіянці цінних порід, за якими доглядають протягом 3_5 років шляхом оправлення площадок, розпушування ґрунту, видалення бур'янів і мульчування розпушеної поверхні органічною масою. До залісених площадок та в пристовбурних кіл із самосівом і підростом споруджують водозбірні борозни і заповнюють їх дрібним камінням і органічною масою.

14. У кожному конкретному випадку спосіб освоєння гірської площі проводять відповідно до встановленої лісомеліоративної категорії. При цьому найкращі таксаційні показники мають культури, створені на ділянках І категорії, завдяки суцільному обробітку ґрунту. Зі збільшенням порядкового номера категорії гірських площ зростають трудові й фінансові витрати на залісення і знижуються основні показники вирощуваних насаджень. Підвищити повноту освоєння неугідь і непридатних земель у 1,5_2,7 раза можна за рахунок впровадження технологічних і технічних засобів, розроблених і рекомендованих Кримською ГЛНДС.

СПИСОК ОСНОВНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Агапонов М.Н. Наукові основи створення та вирощування лісомеліоративних насаджень в гірських умовах Криму. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.01 - лісові культури та фітомеліорація. - Український державний лісотехнічний університет, Львів, 2005.

У дисертації розкрито теоретично-методологічні та методичні питання вирішення проблеми залісення гірських схилів та кам'янистих площ, представлених малопродуктивними, сильно еродованими землями. В роботі теоретично обґрунтовано процес формування терас на сильно еродованих схилах, розбивання та нарізування гідротехнічних споруд на схилах змінної крутизни. Розроблені та апробовані методи оцінки: відвальної та безвідвальної оброблення ґрунту; радіусу затуплення леза ріжучого органу; відхилення робочого органу ґрунтообробного знаряддя від заданого напрямку руху; сположування укосів терас в результаті ерозійних утворень (внаслідок розвитку ерозійних процесів) зносу культиваторних лапок та лемешів плугів на кам'янистих ґрунтах. Запропоновані речовини для утворення захисної плівки на садивному матеріалі деревних рослин і способи садіння культур на крутосхилах та боротьба з бур'янами.

Вивчено вплив крутизни схилу на якість оброблення ґрунту при глибокому безвідвальному розпушуванні; виробність нарізування терас. Визначено ефективність терасування схилів на накопичення ґрунтової вологи та гумусу, мульчування поверхні ґрунту на збереження та розвиток лісових культур, способу підготовки ґрунту на ріст захисних насаджень.

Обґрунтовано робочі органи для садіння рослин, культивації, відвальної та без відвальної оброблення ґрунту, нарізки терас, влаштування лісокультурних площадок та видалення каміння з оброблюваного шару ґрунту. Розроблено конструкції для зміцнення схилів терас, терасоподібних площадок та донних загат. Уточнено комплекс машин для освоєння гірських схилів під лісові культури.

Основні результати досліджень знайшли застосування у лісомеліоративній практиці у Криму та в інших регіонах України.

Ключові слова: малопродуктивні землі, сильно еродовані схили, тераси, відвальна і без відвальна обробка ґрунту, лісокультурні площадки, донні загати, лісові культури.

Агапонов Н.Н. Научные основы создания и выращивания лесомелиоративных насаждений в горных условиях Крыма. - рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.01 - лесные культуры и фитомелиорация. - Украинский государственный лесотехнический университет, Львов, 2005.

В диссертации раскрыты теоретико-методологические и методические вопросы решения проблемы облесения горных склонов и каменистых площадей, представленных малопродуктивными, сильноэродированными землями. В ней теоретически обоснован процесс формирования террас на сильноэродированных склонах, - разбивки и нарезки гидротехнических сооружений на склонах переменной крутизны. Разработаны и апробированы методы оценки: отвальной и безотвальной обработок почвы; радиуса затупления лезвия режущего органа; отклонения рабочего органа почвообрабатывающего орудия от заданного направления движения; сполаживания откосов террас в результате эрозионных образований; износа культиваторных лапок и лемехов плуга на каменистых почвах. Предложены состав для образования защитной плёнки на посадочном материале древесных растений и способы посадки культур на крутосклонах и борьбы с сорняками.

Изучено влияние крутизны склона на: качество обработки при глубоком безотвальном рыхлении; производительность нарезки террас. Определена эффективность террасирования склонов на накопление почвенный влаги и гумуса, мульчирование поверхности почвы на сохранность и развитие лесных культур, способа подготовки почвогрунта на рост защитных насаждений.

Обоснованы рабочие органы для посадки растений, культивации, отвальной и безотвальной обработок почвы, нарезки террас, сооружения лесокультурных площадок и выборки камней из обрабатываемого слоя. Разработаны конструкции укрепления откосов террас, террасовидных площадок и донных запруд. Уточнён комплекс машин для освоения горных склонов под лесные культуры.

Усовершенствована технология проведения рубок ухода в сосновых защитных насаждениях. Разработаны принципы закрепления глубоких эрозионных образований, которые основаны на формировании земляных запруд, экранированных: эластичной водонепроницаемой пленой, железобетонной плитой специальной конструкции, металлической сеткой, утилизированными автотракторными покрышками, камнями и порубочными остатками от рубок ухода, металлической решеткой пространственной формы.

Установлено, что устойчивое выращивание защитных насаждений в крайне жестких (аридных) условиях становиться возможным только при полном зарегулировании поверхностного стока и создании в местах посадки растений достаточно мощного, рыхлого и влагоемкого корнеобитаемого слоя почвогрунта и, - только, если в рядах и междурядьях посадок своевременно устраняется конкурирующая сорная растительность. Выявлено также, что устойчивость лесных культур с их возрастом, когда увеличивается потребность произрастаемых деревьев и кустарников в почвенной влаге, снижается. При этом, очаги отпада растений приурочиваются к местам с близким залеганием плотных горных пород, которые слабо поддаются разрушению при первичной обработке почвогрунта.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований доказано, что защитные функции лесных насаждений региона можно повысить за счет вовлечения в лесомелиоративный оборот участков, непокрытых древесно-кустарниковой растительностью, и - реконструкция малоценных древостоев.

Изучено влияния влажности почвы, ширины защитной зоны в рядах посадок и скорости перемещения агрегата на сохранность обрабатываемых культур. Произведена классификация факторов, отрицательно влияющих на качество обработки почвы в рядах выращиваемых посадок.

Изучен большой фактический материал замеров биометрических показателей лесных культур различного возраста, водно-физических свойств горно-лесных почв. Под научным руководством диссертанта и при его непосредственном участии проведен комплекс научно-исследовательских работ в области совершенствования технологии и механизации лесомелиоративных работ в горных условиях.

Реализация НИР в гослесхозах и гослесохозяйствах Крыма показала, что рекомендуемая методология оценки различных видов обработки почвы, посадки лесных культур, агротехнических уходов и рубок ухода может использоваться практически повсеместно.

Основные результаты исследований нашли применение в лесомелиоративной практике Крыма и других областей Украины.

Ключевые слова: малопродуктивные земли, сильноэродированные склоны, террасы, отвальная и безотвальная обработки почвы, лесокультурные площадки, донные запруды, лесные культуры.

Agaponov N.N. The Scientific Bases for Establishing and Growing of Forest Meliorative Stands in Crimean Mountains. - Manuscript.

Thesis for Doctor Degree of Agricultural Sciences on specialty 06.03.01 - planted forests and phytomelioration. - Ukrainian State Forest Technical University, Lviv, 2005.

The theoretical, methodological and methodical issues to solve the problems of afforestation on mountainous slopes and stony low productive erosive areas are discovered in dissertation. The process of terrace forming is grounded theoretically. The assessment methods for breast and unbreast tillage, radius of rebated bit, deviation of operating part of tillage instrument from established direction, acclivation of terrace slopes, wear of shares and cultivator's flues on stony soils are developed and checked. The compounds for carpet forming on tree planting stock and methods of forest planting on scarps and weed control are proposed.

The influence of slope abruptness on quality of deep tillage and capacity of terrace making is studied. There is determined efficiency of terracing slopes for soil moisture and humus accumulation, covering of soil surface for storage and development of planted forests, methods of soil preparation for growth of protective stands.

There are validated the working parts for tree planting, cultivation, breast and unbreast tillage, terracing, the establishing of plots for planted forests, the extraction of stones from cultivated layer. The constructions for the strengthening of the escarps of terraces, terraced plots and bottom dams are developed. The machine complex for the establishing of planted forests on mountain slopes is specified.

The main results of the investigations apply in forest ameliorative practice in Crimea and other regions of Ukraine.

Keywords: bad lands, erosive slopes, terraces, breast and unbreast tillage, plots for planted forests, bottom dams, planted forests.

Размещено на Allbest.ru