Полезахисна ефективність системи лісових смуг в умовах Правобережного Лісостепу

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

06.03.01 - лісові культури та фітомеліорація

ПОЛЕЗАХИСНА ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМИ ЛІСОВИХ СМУГ В УМОВАХ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ

СОВАКОВ ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ

Київ - 2010

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

лісівничий таксаційний смуговий ґрунт

Актуальність теми. Україна має значні наукові розробки щодо полезахисного лісорозведення, досвід якого налічує понад 200 років. В державі на сільськогосподарських землях створено близько 1,4 млн га лісомеліоративних насаджень, у т.ч. полезахисних лісових смуг (ПЛС) - 440 тис. га. Зазначена кількість створених лісових насаджень є не тільки недостатньою, але й в більшості випадків не відповідає сучасним науковим підходам і баченням даної проблеми в цілому.

Згідно із Законами України “Про меліорацію земель” (14.01.2000 р.; № 1389 - XIV) та “Про Загальнодержавну програму формування національної екологічної мережі України на 2000-2015 роки” (21.09.2000 р.; № 1989 - ІІІ) на еродованих сільськогосподарських землях до 2015 року необхідно створити лісомеліоративних насаджень першої черги на площі 1,7 млн га, в т.ч. ПЛС - 174 тис. га.

Середня полезахисна лісистість базового Білоцерківського району становить 1,4 %, що приблизно в 2 рази менше оптимальної лісистості (2,6 %) по Лісостепу України і близька до середньої її величини по державі (1,3 %). Із позиції оптимізації зональних лісоаграрних екологічних систем потрібно орієнтуватися на високу культуру землеробства, яке має бути ґрунтозахисним. Тому створення систем ПЛС є необхідним і перспективним.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася на кафедрі лісової меліорації і оптимізації лісоаграрних ландшафтів НУБіП України по бюджетній темі “Розробити теоретичні і технологічні основи оптимізації системи лісових насаджень для зональних лісоаграрних ландшафтів”, номер державної реєстрації 0106U003868 (2006-2008 рр.).

У 2009-2010 рр. дослідження були проведені по ініціативній темі “Обґрунтувати ефективність полезахисного лісорозведення та розробити нормативи біологічної продуктивності за компонентами надземної фітомаси смугових насаджень Лісостепу України”, номер державної реєстрації 0109U007112 (2009-2013 рр.).

Мета і завдання дослідження. Проаналізувати особливості смугового і масивного захисного лісорозведення в умовах Правобережного Лісостепу, провести оцінку ефективності різних систем ПЛС, а також визначити їх вплив на підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

Для досягнення вказаної мети поставлені наступні завдання досліджень:

- проаналізувати будову і структуру лісових смуг та визначити їх вплив на формування конструкції смугових лісових насаджень;

- дослідити продуктивність ПЛС залежно від їх конструкції;

- надати порівняльну характеристику особливостей будови масивних захисних лісових насаджень і ПЛС;

- провести аеродинамічні та снігорозподільчі спостереження у різних системах ПЛС;

- дослідити вплив поодиноких ЛС та різних систем ПЛС на поліпшення родючості ґрунту;

- здійснити аналіз ефективності системи ПЛС в умовах Правобережного Лісостепу, оцінити особливості підвищення врожайності зернових колосових культур;

- обґрунтувати оптимальну систему ПЛС;

- проаналізувати структуру біологічного врожаю озимої пшениці в оптимальній системі ПЛС;

- розробити наукові і практичні рекомендації щодо підвищення ефективності полезахисного лісорозведення шляхом створення системи ПЛС.

Об'єкт дослідження - полезахисні лісові смуги і масивні захисні лісові насадження в умовах Правобережного Лісостепу.

Предмет дослідження - ефективність системи ПЛС в умовах Правобережного Лісостепу.

Методи дослідження. При польових і лабораторних дослідженнях використані методики лісівництва, лісової таксації, ґрунтознавства, агрономії та агролісомеліорації. Отримані матеріали досліджень були оброблені за допомогою комп'ютерних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі зазначених методик із застосуванням математичного моделювання виявлених закономірностей для конкретного регіону одержані нові результати досліджень, серед яких вперше:

- на основі масових польових обстежень і конкретних пробних площ в регіоні досліджень виявлена залежність продуктивності ПЛС від їх конструкції;

- за матеріалами лісовпорядкування проаналізовано особливості росту масивних штучних дубових захисних лісових насаджень ДП “Білоцерківське лісове господарство”, а також проведена порівняльна оцінка смугових лісових насаджень з масивними;

- розроблено математичні моделі впливу різних систем ПЛС на зниження швидкості вітру та снігозатримання;

- у зазначеному регіоні проаналізовано вплив поодиноких ПЛС і різних систем на властивості ґрунту: гумус загальний, структуру, елементи мінерального живлення (NH₄, P₂O₅, K₂O), механічний склад, питому вагу, pH водне та сольове та ін.;

- за статистичними матеріалами Білоцерківської РДА агропромислового розвитку виявлено залежність урожайності зернових сільськогосподарських культур (в т.ч. озимої пшениці) від полезахисної лісистості і захищеності полів лісовими смугами;

- у регіоні досліджень комплексно вивчена структура врожаю озимої пшениці в оптимальній системі ПЛС на різних віддалях до лісових смуг.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень мають практичне значення у таких напрямах:

- використання у навчальному процесі під час вивчення дисциплін “Лісова меліорація”, “Системи захисту ґрунтів від ерозії”, “Захисне лісорозведення” і “Зональні протиерозійні системи”;

- впровадження результатів дисертаційних досліджень були здійснені в ДП “Білоцерківське лісове господарство” Київської області при створенні оптимальних захисних лісових насаджень протягом 2007-2008 рр. (на площі 10 га), а також управлінням Білоцерківської РДА агропромислового розвитку протягом 2008 року під час застосування системи ґрунтозахисного землеробства із участю ПЛС при диференційованому вирощуванні сільськогосподарських культур (у господарствах Білоцерківського району).

Зазначені впровадження підтверджені двома актами.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно підготовлено: аналітичний літературний огляд по темі та організовані і проведені масштабні польові експериментальні роботи, ґрунтові лабораторні дослідження; здійснені статистична обробка одержаних даних, їх аналіз та теоретичне обґрунтування отриманих результатів, математичне моделювання виявлених закономірностей, а також комп'ютерне оформлення роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи періодично доповідались на науково-практичних конференціях науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства Національного університету біоресурсів і природокористування України (м. Київ, 2007-2009 рр.) та на конференції Українського НДІ лісового господарства і агролісомеліорації - IX Погребняківські читання “Лісова типологія в Україні: сучасний стан, перспективи розвитку” (м. Харків, 2007 р.).

Публікації. Опубліковано 13 наукових праць, у т.ч. у фахових виданнях, затверджених ВАК України - 8 статей, тези наукових конференцій - 4 та науково-методичні рекомендації.

Структура і обсяг роботи. Робота складається із переліку умовних позначень, вступу, 7 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, перелік посилань налічує 240 літературних джерел, в т.ч. 37 іноземних. Загальний обсяг роботи становить 330 сторінок комп'ютерного тексту, основний текст представлений на 142 сторінках, в т.ч. 16 таблиць, 87 рисунків і 71 формула. Шість додатків розміщені на 132 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Аналітичний огляд літератури. Фундаментальні основи теорії і практики полезахисного лісорозведення (ПЗЛР) розробили вчені ряду наукових організацій і установ: Особливої експедиції (1892-1899 рр.) під керівництвом В.В. Докучаєва, УкрНДІЛГА (м. Харків), Всеросійського НДІ агролісомеліорації (м. Волгоград), НЛТУ України (м. Львів), кафедри лісової меліорації і оптимізації лісоаграрних ландшафтів (м. Київ). Серед провідних вчених цього напряму: В.В. Докучаєв (1949), Г.М. Висоцький (1983), М.І. Сус (1966), А.А. Альбенський (1972), В.О. Бодров (1961, 1974), М.М. Милосердов (1975), М.Й. Долгілевич (1986), М.І. Калінін (1994), В.І. Коптєв (1991), В.П. Кучерявий (1962), Є.С. Павловський (1989), О.І. Пилипенко (1992), В.Ю. Юхновський (1987, 2003) та ін.

Дослідження полезахисної ефективності системи лісових смуг у різних регіонах світу та України мають спільну позитивну тенденцію, хоча спостерігаються деякі відмінності, що пояснюється різними географічними умовами. Так як у даному регіоні досліджень кількість науково-дослідних робіт щодо ефективності системи ПЛС є недостатньою, дана проблема потребує більш детального вивчення з прив'язкою до конкретних ґрунтово-кліматичних умов.

Аналіз наукової літератури вчених України та країн СНД, а також країн далекого зарубіжжя свідчить про наступне.

Полезахисне лісорозведення, безумовно, є важливим елементом для створення зональних лісоаграрних екологічних систем, основним елементом яких виступають ПЛС, для захисту ріллі та сільськогосподарських угідь від впливу несприятливих природних і антропогенних факторів.

На чорноземах типових в умовах Лісостепу еталонами слід вважати дубові лісові смуги шириною 10-15 м із супутніми породами: кленом гостролистим, ясенем звичайним і липою дрібнолистою, які розміщують на узлісних рядах, створюючи при цьому сприятливі умови для росту у висоту головної породи.

Більшість дослідників сходиться на думці, що агрономічна дальність ПЛС становить 0-25 (30)Н. В зазначених умовах оптимальними є смуги продувної конструкції, які відповідають основним вимогам лісового фітоценозу (лісові породи у відповідності до типу лісорослинних умов, розвинутий перший і другий ярус, а також підріст, підлісок та живий надґрунтовий покрив).

Одним з iнтегральних показників меліоративної дії cистеми ПЛС на полях є врожай сільськогосподарських культур, чим слід користуватися при підрахунках економічної ефективності.

Можна стверджувати, що поле, яке знаходиться в системі лісових смуг, а також під захистом поодиноких лісових смуг, необхідно використовувати диференційовано: смуги поля шириною 0,5-1 висоти (Н), безпосередньо біля лісонасадження з обох його боків, необхідно засівати багаторічними травами, іншу (основну) частину поля (відповідно до сівозміни) - зерновими, технічними, просапними культурами.

Розділ 2. Методика і обсяг досліджень. Дослідження ефективності систем ПЛС проводились із застосуванням спеціальних і загальних методик лісової меліорації, агролісомеліорації, лісівництва, лісової таксації, ґрунтознавства і агрохімії.

Для вирішення завдань щодо дисертаційної роботи використані узагальнені методики збору і обробки даних професора О.І. Пилипенка (1992, 2004).

Досліджено 3 групи систем лісових смуг (за їх впливом на врожайність сільськогосподарських культур):

1-а група, “агрономічна“ система - віддаль між лісовими смугами 21-25 висот (Н); полезахисна лісистість (ПЗЛ) - 3-4 %.

2-а група, “проміжна“ - віддаль між лісовими смугами 30-40Н; полезахисна лісистість - 2-3 %;

3-а група, “екологічна“ - віддаль між лісовими смугами 50Н; ПЗЛ - 1,5-2 %. Також вивчалися поодинокі лісові смуги - віддаль між лісовими насадженнями більше 50Н; ПЗЛ - 0,1-1,5.

За статистичними даними Білоцерківської РДА агропромислового розвутку проаналізовано 536 га полезахисних лісових смуг у 25 сільськогосподарських підприємствах, під захистом яких знаходиться 17,9 тис. га ріллі. Кожна названа група включає по 3-5 пар лісових смуг і більше.

Облік врожаю зернових колосових культур, у т.ч. озимої пшениці, у різних системах та під захистом поодиноких лісових смуг проведені за 15 років (1976-1985 рр.; 2001-2005 рр.).

Вивчено 76 лісових смуг різних конструкцій загальною площею 120 га.

Проведено аналіз особливостей росту масивних дубових ЛМН у двох лісництвах ДП “Білоцерківське лісове господарство” на площі 616 га.

У двох системах (“агрономічній” та “екологічній”) досліджено вплив на зниження швидкості вітру, снігозатримання і покращення родючості ґрунту (в т.ч. поодинокої ПЛС). Структура врожаю озимої пшениці досліджувалася в “агрономічній” системі. Проведено 162 аналізи властивостей ґрунту.

Розділ 3. Природні умови регіону досліджень. Дослідження здійснені в умовах Правобережного Лісостепу (Київська область: Білоцерківський, Миронівський та Ставищанський райони). Даний регіон розташований в межах Київської, Черкаської, північної частини Одеської і Кіровоградської, східної половини Вінницької та південних районів Житомирської областей.

За даними Б.Й. Логгінова (1961), регіон досліджень відноситься до X агролісомеліоративного району, де переважають чорноземи типові та опідзолені. Потужність гумусового профілю даних чорноземів знаходиться в межах 110-200 см. Ґрунтотворні породи - переважно леси та лесоподібні суглинки. Тип лісорослинних умов (ТЛУ) - Д₂.

Київська область розташована в середній течії р. Дніпра, має площу 29,1 тис. га. Правобережний Лісостеп (Київська область) за середніми показниками відноситься до ІІІ типу умов високої інтенсивності ерозії і 15-го району - Центрально-Придніпровський (Пастернак П.С. і Приходько М.М., 1988). Загальна площа згаданого району складає 70,5 тис. км². Середня еродованість силових земель даної території - 42,5 %.

Сумарна кількість опадів - 460-560 мм за рік; максимальна інтенсивність злив - 2-4 мм·хв^-1. Середньорічна сума опадів - 450-750 мм, з яких 300-500 мм випадає за теплий період та 125-150 мм за холодний. Правобережний Лісостеп відноситься до зони нестійкого зволоження, коефіцієнт зволоження становить близько 0,9. Так, за останні 15-20 років два-три із п'яти є посушливими. Кількість днів з пиловими бурями у районі дослідження: середня - 1-4 за рік, а найбільша - 10-20. Безморозний період знаходиться в межах 230-270 днів. Середньорічна температура повітря, за даними Білоцерківської метеорологічної станції (1998-2008 рр.), становить 8,5 ?С. Сніговий покрив з'являється в двадцятих числах листопада, а сходить наприкінці березня. Кількість днів із сніговим покривом знаходиться в межах 75-105. Середня товщина снігу - 12 см.

Напрямки переважаючих вітрів по сезонах: зима (Зх), весна (Зх, ПнЗх, Пд), літо (Зх, ПнЗх), осінь (Зх, Пд, ПнЗх), а суховійні і вітри, які спричиняють пилові бурі, - східних напрямків (Пд, ПнСх, Сх, ПдСх), заметільові - східних, західних і північних. Отже, напрямок вітру в більшості випадків - західний, що визначає розміщення основних полезахисних смуг у меридіальному напрямку - з півночі на південь. Середня швидкість вітру знаходиться в межах - 2,4-5,1 м·с^-1.

Враховуючи несприятливі природні фактори даного регіону, слід зазначити, що створення систем ПЛС сприятиме покращенню природно-кліматичних умов та сталому розвитку сільськогосподарських культур.

Розділ 4. Лісівничо-таксаційна характеристика смугових і масивних лісових насаджень. З метою вивчення особливостей смугового лісорозведення у згаданому регіоні було досліджено 76 лісових смуг, в т.ч. у Білоцерківському районі - 66 та у Ставищанському - 10. Залежно від кількості рядів і ширини лісових смуг, породного складу, зімкненості і повноти головного намету, а також участі другого ярусу й підліску визначено такі конструкції лісових смуг: щільна - 29 (38 %), ажурна - 13 (17 %), продувна - 1 (1 %), ажурно-продувна - 3 (4 %) і ажурно-щільна (в нижній частині між стовбурами - щільна, а в кронах - ажурна) - 30 (40 %) лісових смуг. Лісові насадження мають 1-9 рядів і ширину 5,0-15,0 м. Спосіб створення: посівом (гніздами) (дуб звичайний) - близько 25 % лісових смуг; решта - посадкою, рядами. Лісоутворюючі породи: дуб звичайний (Quercus robur L.), ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.), тополя канадська (Populus canadensis Moench.) і чорна (Populus nigra L.), клен гостролистий (Acer platanoides L.) і явір (Acer pseudoplatanus L.), біла акація (Robinia pseudoacacia L.) та горіх грецький (Juglans regia L.); чагарники (підлісок) - клен татарський (Acer tataricum L.), бузина чорна (Sambucus nigra L.) і червона (Sambucus racemosa L.), ліщина звичайна (Corylus avellana L.), айва японська (Cydonia japonica Mill.); участь порід, які складають підлісок, у насадженні за зімкнутістю - до 0,2-0,4. В результаті досліджень встановлено наступне. Лісові смуги з помірною ажурністю до 10 % і шириною по крайніх рядах до 10,0 м у віці 50-55 років мають захисну висоту 19,1-20,8 (22) м і бонітет - І-І^а.



Рис. 1. Залежність бонітету лісових смуг від їх конструкції.

Залежність бонітету від конструкції (ажурності) висвітлена на рис. 1. і формулою 1. Індексам продуктивності 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 відповідають наступні бонітети IV; III; II; I, I^a; I^b.

у =-0,76lnx+5,7; Q²=0,50 (1)

де у - бонітет лісових смуг; х - середня ажурність, %.

Наведена залежність підтверджена також моделюванням за даними пробних площ (залежність висоти від ажурності). У вказаному віці (50-55 років), лісові смуги такої ж конструкції при середній ажурність - 5-9 % і ширині по крайніх рядах - до 10 м мають захисну висоту 19,3-23,0 м та І-І^а бонітет. Подальше збільшення ажурності призводить до зниження висоти і бонітету смугових лісових насаджень. Залежність висоти лісових смуг від конструкції за даними пробних площ представлена формулою 2.

у=-0,2096х+22,70; Q²=0,80 (2)

де у - захисна висота лісових смуг, м; х - середня ажурність, %.

Також були здійснені дослідження масивних захисних лісових насаджень на території ДП “Білоцерківське лісове господарство” з метою подальшого порівняння з ними смугових лісових насаджень, які розташовані в зоні діяльності лісгоспу.

За матеріалами лісовпорядкування 2004 року зазначеного господарства було проаналізовано 124 виділи лісових насаджень; переважаюча лісоутворююча порода - дуб звичайний. В результаті математичного моделювання встановлено, що масивні лісові насадження (штучні - лісові культури) у 50-55 років мають наступні середні основні таксаційні показники: висота - 17,8-20,0 м, бонітет - І, запас - 205-234 м³·га^-1.

Як засвідчив проведений аналіз, масивні лісові насадження і вузькі лісові смуги (кількість рядів - 3-5, ширина по крайніх рядах - до 10 м) із середньою ажурністю 10-15 % (вік обох видів насаджень - 50-55 років) близькі за своїми середніми таксаційними показниками; їх бонітет становить ІІ-I.

Смугові лісові насадження, які за своєю структурою близькі до повноцінного лісового фітоценозу (високозімкнутий і високоповнотний головний намет, розвинуті другий ярус і підлісок, ширину до 10-15 м та помірну середню ажурність до 10 %) мають бонітет у віці 50-55 років у середньому на один клас вище, ніж масивні лісові насадження лісогосподарського підприємства.

Розділ 5. Аеродинамічні та снігозатримувальні властивості різних систем полезахисних лісових смуг. Дослідження проводилися у двох згаданих вище системах лісових смуг при різних швидкостях вітру на контролі в широкому діапазоні: у межах 2,1 - 9,3 м·с^-1. Вони здійснювалися при трьох категоріях швидкості вітру: незначна - 2-3; типова - 5; підвищена - 7-9 м·с^-1. Це дало можливість достовірно визначити ефективну систему полезахисних лісових смуг.

Максимальну ефективність “агрономічної” системи лісових смуг (віддаль між насадженнями - 25 (21) висот Н) встановлена при великій швидкості вітру на контролі, яка в середньому досягала 9,3 м·с^-1 на висоті 1 м над поверхнею ґрунту.

У відносних показниках (%) виявлена закономірність представлена формулою 3 і на рис. 2.

у = -0,0540х² + 2,16х + 32,7; Q² = 0,59 (3)

де у - швидкість вітру, %; х - віддаль до східної лісової смуги, Н.

Рис. 2. Зниження швидкості вітру в “агрономічній” системі лісових смуг; дата: 09.09.2007 р.; час - 12.00-14.30; напрямок вітру до лісових смуг - 90є ± 10 (15)є; вітер - західний, швидкість на контролі - 9,3 м·с^-1.

Сумарний вітрозахист (СВ) - середнє зниження швидкості вітру, яке в “агрономічній” системі в зоні 0-25Н становить 40-50 %. У цій системі лісових смуг спостерігається відносно рівномірне його зниження. Середній коефіцієнт рівномірності (КР; 1,0) зниження швидкості вітру (відношення різниці максимальної і мінімальної величини швидкості вітру до СВ) складає в “агрономічній” системі близько 0,94.



Рис. 3. Зниження швидкості вітру в “екологічній” системі лісових смуг; дата: 29.09.2007 р.; час - 14.30-17.30; напрямок вітру до лісових смуг - 90є ± 10 (15)є; вітер - східний, його швидкість на контролі - 4,7 м·с^-1.

Ефективність “екологічної” системи лісових смуг (віддаль між насадженнями - 50Н) при швидкості 4,7 м·с^-1 за відносними показниками (%) представлена рис. 3. та формулою 4.

у = -0,0663х²+4,05х+25,7; Q² = 0,64 (4)

де у - швидкість вітру, %; х - віддаль до східної лісової смуги, Н.

СВ в “екологічній” системі - 15-25 %, середній КР - 3,36. Як видно, ефективність першої (“агрономічної”) системи у 2,25 раза вища, ніж другої.

Снігозатримання відображає аеродинаміку різних систем лісових смуг і виступає дзеркальним відображенням аеродинамічних “кривих” зниження швидкості вітру.

Результати обробки і аналізу cнігомірних спостереженнь 28 грудня 2008 року приведені відповідно формулами 5 і 6.

Снігорозподіл виявився досить значним - глибина снігу на контролі становить 9 см; напрямок вітру - західний. Затримання снігу в “агрономічній” системі представлене формулою 5.

у = 0,0139x² - 0,716x + 26,6; QІ = 0,87 (5)

де у - глибина снігу, см; х - віддаль до східної лісової смуги, Н.

У даній системі лісових смуг затримання снігу складає в середньому 12 см. Це становить 1200 м³·га^-1 (близько 281 м³ води на 1 га).

Затримання снігу в “екологічній” системі лісових смуг показано формулою 6. Згаданою системою лісових смуг затримано в середньому 8 см снігу або 800 м³·га^-1 (187 м³ води на 1 га). На середині поля (пункти 20-25Н) під захистом цієї системи помітне промерзання ґрунту при температурі мінус 7°С; у даних пунктах глибина снігу близька до її величини у відкритому полі.

у =0,0193x² - 1,080x + 25,8; QІ = 0,61 (6)

де у - глибина снігу, см; х - віддаль до східної лісової смуги, Н.

Таким чином, у першій системі лісових смуг виявлено затримання снігу в 1,5 раза більше, ніж у другій. КР в “агрономічній” системі становить 1,15, а в “екологічній” системі лісових смуг - 2,17. Отже, можна стверджувати, що в “агрономічній” системі рівномірність розподілу снігу в 1,9 раза вища, ніж в “екологічній” (чим менший коефіцієнт рівномірності, тим рівномірність краща).

Розділ 6. Вплив поодиноких полезахисних лісових смуг і різних систем на властивості ґрунту. Під час досліджень вивчався вплив на покращення властивостей і підвищення родючості ґрунту поодиноких лісових смуг та різних систем за інтегральним коефіцієнтом ґрунтопокращення (К_ґ^і). Даний коефіцієнт визначається як середня величина із різноманітних показників властивостей ґрунту у відносних величинах (% або частках 1,0) порівняно з контролем. Залежність сумарного коефіцієнта ґрунтопокращення від віддалі до поодинокої лісової смуги в зоні її впливу 0-25Н представлена формулою 7 і на рис. 4.

у =-0,1203lnx+1,462; QІ = 0,96 (7)

де у - інтегральне ґрунтопокращення (К_ґ^і; 1,0); х - віддаль до лісової смуги (Н).

Рис. 4. Вплив поодинокої полезахисної лісової смуги оптимальної конструкції на інтегральне ґрунтопокращення (К_ґ^і) залежно від віддалі до неї.

Середньозважене покращення властивостей ґрунту під захистом поодинокої лісової смуги оптимальної конструкції в зоні 0-25Н складає 18 %, (К_ґ^і = 1,18).

Залежність сумарного коефіцієнта ґрунтопокращення від віддалі до східної лісової смуги в “екологічній” системі представлена формулою 8 і на рис. 5.

у = 0,0008056x² - 0,04129x + 1,557; QІ = 0,80 (8)

де у - інтегральний коефіцієнт ґрунтопокращення (К_ґ^і;1,0); х - віддаль до лісової смуги (Н).



Рис. 5. Вплив “екологічної” системи лісових смуг на інтегральне ґрунтопокращення орного шару ґрунту на прилягаючому полі залежно від віддалі до східної лісової смуги.

Середньозважене покращення властивостей ґрунту в “екологічній” системі лісових смуг складає 22 %, (К_ґ^і = 1,22).

Залежність інтегрального коефіцієнта ґрунтопокращення залежно від віддалі до східної лісової смуги в “агрономічній” системі представлена формулою 9 і на рис. 6.

у =0,002418х² - 0,07158х + 1,726; Q² = 0,98 (9)

де у - інтегральний коефіцієнт ґрунтопокращення (К_ґ^і;1,0); х - віддаль до східної лісової смуги (Н).

Середньозважене покращення властивостей ґрунту в даній системі лісових смуг складає 35 %, (К_ґ^і = 1,35).



Рис. 6. Вплив “агрономічної” системи лісових смуг на інтегральне ґрунтопокращення орного шару ґрунту на прилягаючому полі залежно від віддалі до східної лісової смуги.

Підбиваючи результати математичного моделювання досліджень властивостей ґрунту, можна зазначити, що зі збільшенням “системності” впливу лісових смуг у напрямі поодинока лісова смуга (К_ґ^і = 1,18) - “екологічна” система (К_ґ^і = 1,22) - “агрономічна” система (К_ґ^і = 1,35) зростає і їх полезахисна ефективність (стосовно підвищення родючості ґрунту), а також покращується рівномірність впливу на польові угіддя (величина коефіцієнта екологічної рівномірності зменшується: КР = 2,8 - 2,7 - 1,6).

Розділ 7. Вплив системи полезахисних лісових смуг на підвищення врожайності зернових колосових сільськогосподарських культур. У процесі досліджень визначався вплив полезахисної лісистості і захищеності полів лісовими смугами на підвищення врожайності зернових культур (у т.ч. озимої пшениці як основної продовольчої культури). Вивчалася ефективність полезахисного лісорозведення у динаміці за 1976-1985 рр. і 2001-2005 рр., а саме зростання полезахисної лісистості і захищеності полів та перехід лісових смуг у їх системи.

Таблиця. Структура біологічного врожаю озимої пшениці “Поліська-90” в агрономічній” системі лісових смуг на полі № І

№ пп	Віддаль до лісової смуги (Н) cхідної / західної	Висота стеблин, см	Кількість на 1 м2, шт.	Характеристика колоса	Маса, г·(м2)-1	Маса 1000 шт. зернин, г	Біологічний урожай, ц·га-1
			рос- лин	стеб- лин (з коло-сами)	довжи-на, см	кількість колосків, шт.	кількість зернин, шт.	маса зерна, шт.	рос- лин	зерна		загаль-ний	зер- но	соло- ма
1	2,5/19	113	239	453	8,2	17,0	38,9	1,108	1325	502,1	28,5	132,5	50,2	82,3
2	5/17	107	243	471	8,0	16,8	38,0	1,097	1290	516,5	28,9	129,0	51,6	77,4
3	10/13	99	217	416	7,7	16,1	35,2	1,031	1150	428,8	29,3	115,0	42,9	72,2
4	15/8	92	209	407	7,4	15,9	34,1	1,015	1050	413,4	29,8	105,0	41,3	63,7
5	20/4	95	226	438	7,5	16,3	36,0	1,016	1100	445,0	28,2	110,0	44,5	65,5
6	22,5/2	103	235	425	7,8	16,5	36,8	1,021	1210	433,9	27,7	121,0	43,4	77,6
Середнє	100	225	428	7,7	16,2	36,0	1,032	1170	449,4	28,3	117,0	44,9	72,1
Коефіцієнт рівномірності	0,21	0,15	0,15	0,08	0,07	0,13	0,09	0,24	0,23	0,07	0,24	0,23	0,25

Примітки:

1. Коефіцієнт рівномірності (КР) - це відношення різниці максимальної і мінімальної величини показника структури врожаю до його середнього значення.

2. Урожай зерна озимої пшениці у відкритому полі - 33,8 ц·га^-1.

Як приклад, наведено врожайність зернових культур, у т.ч. озимої пшениці, залежно від полезахисної лісистості у 2001-2004 рр. (формула 10).

у = 8,8240lnх + 33,917; Q²= 0,59(10)

де у - урожайність зернових культур, ц•га^-1; х - полезахисна лісистість, %.

Урожайність зернових культур господарств з полезахисною лісистістю до 0,5-1 % складає 27,8-33,9 ц•га^-1; при лісистості 2 % - близько 40 ц•га^-1, а в системі лісових смуг (полезахисна лісистість 3 %) - 43,6 ц•га^-1. Тобто, врожайність зернових культур у системі лісових смуг у 1,5 раза вища, ніж у господарствах з поодинокими лісовими смугами.

Урожайність озимої пшениці (2001-2005 рр.) в системі лісових смуг у 1,4-1,6 раза вища, ніж на полях господарств із поодинокими лісовими смугами (полезахисна лісистість - до 0,5-1 %, захищеність полів - до 10-20 %).

Структура біологічного врожаю озимої пшениці сорту “Поліська-90” досліджувалася на полі в “агрономічній” системі на різних віддалях до лісових смуг; вивчалися 13 різноманітних її показників. Основним показником (як їх результат) став урожай зерна, що показано у таблиці. Залежність біологічного врожаю зерна озимої пшениці у цій системі лісових смуг залежно від віддалі до східної ЛС наступна (рис. 7, формула 11).

у = 0,05176х²-1,679х+55,75; Q² = 0,81 (11)

де у - загальний біологічний врожай зерна, ц·га^-1; х - віддаль до східної лісової смуги, Н.

Простежується, в основному, така загальна закономірність формування структури врожаю озимої пшениці в системі лісових смуг. У структурі біологічного врожаю (зерно і солома) близько 1/3 (38,4 %) складає зерно і 2/3 (61,6 %) - солома.

Рис. 7. Біологічний врожай зерна озимої пшениці в “агрономічній” системі лісових смуг залежно від віддалі до східної лісової смуги.

Середній загальний біологічний урожай (зерно і солома) озимої пшениці в “агрономічній” системі лісових смуг становить 117,0 ц·га^-1 (100 %), у т.ч. зерно - 44,9 ц·га^-1 (38,4 %) і солома - 77,6 ц·га^-1 (61,6 %).

Урожайність зерна озимої пшениці у відкритому полі (на контролі) складає 33,8 ц·га^-1, а її величина в системі лісових смуг - 44,9 ц·га^-1; збільшення становить 1,33 раза (33 %), що корелює із їх впливом на зниження швидкості вітру і снігозатримання та особливо із покращенням властивостей ґрунту.

ВИСНОВКИ

У дисертації представлено дослідження полезахисної ефективності оптимальної системи лісових смуг в умовах Правобережного Лісостепу за наступними основними показниками: лісівничо-таксаційні особливості смугових лісових насаджень та їх порівняння з масивними; комплексний вплив на польові угіддя: на зниження швидкості вітру, снігозатримання, поліпшення властивостей ґрунту і підвищення врожайності зернових культур (у т.ч. озимої пшениці як основної продовольчої культури).

1. Середня полезахисна лісистість базового Білоцерківського району становить 1,4 %, що приблизно в 2 рази менше оптимальної лісистості (2,6 %) по Лісостепу України і близька до середньої її величини по державі (1,3 %) в цілому. Регіон досліджень має великий і позитивний досвід полезахисного лісорозведення і відображає середні показники; це дало можливість одержати презентативні результати досліджень.

2. У ряді сільськогосподарських підприємств існує розвинута мережа полезахисних лісових смуг, полезахисна лісистість яких знаходиться в межах 2,1-2,8 %; захищеність полів лісовими смугами становить 60-80 % (остання наближається до їх системи).

3. Лісові смуги щільної конструкції з помірною ажурністю (до 10 %) і шириною (кількість рядів - 3-5, віддаль між крайніми рядами - до 10 м), яким притаманні усі основні елементи лісового фітоценозу, у віці 50-55 років досягають захисної висоти 19,1-20,8 (22) м та бонітету - І-І^а.

4. Лісові смуги, які характеризуються основними елементами лісового фітоценозу (мінімально допустима ширина; лісові породи (головні, супутні, чагарники), що відповідають даному ТЛУ; зімкнутий головний намет і розвинуті другий ярус і підлісок, наявність лісової підстилки і відсутність задерніння ґрунту; мінімальна і помірна ажурність), відзначаються біологічною стійкістю і високою полезахисною ефективністю.

5. Масивні лісові насадження ДП “Білоцерківське лісове господарство” і вузькі лісові смуги із середньою ажурністю 10-15 % (при віці обох видів лісових насаджень - 50-55 років) близькі за своїми таксаційними показниками і мають І-ІІ бонітет, що в середньому на один клас менший, ніж оптимальні лісові смуги.

6. У повноцінній (“агрономічній”) системі лісових смуг середнє зниження швидкості вітру на висоті 1 м становить 40-50 % (до 60 %), що залежить від його показника; із збільшенням швидкості вітру ефективність системи зростає (у зазначених межах).

7. Ефективність “агрономічної” системи лісових смуг (віддаль між ними 25Н) у зниженні швидкості вітру в 2,0-2,5 раза вища, ніж “екологічної” системи (віддаль між лісовими смугами останньої - 50Н).

“Екологічна” система за невеликої швидкості вітру (до 3 м•с^-1) втрачає практично існуючі системні зв'язки; при цьому її лісові смуги “працюють” як поодинокі. Рівномірність зниження швидкості вітру в першій системі сприятливіша (менше контрастна), ніж у другій.

8. Сумарний інтегральний коефіцієнт ґрунтопокращення (К_ґ^і) орного шару ґрунту під захистом лісових смуг складає: поодиноких лісових смуг оптимальної конструкції в зоні 0-25Н - 1,18 (18 %), в “екологічній” системі (віддаль між лісовими смугами - 50Н) - 1,22 (22 %) і “агрономічній” системі (те ж - 25Н) - 1,35 (35 %).

9. Урожайність зернових культур (у т.ч. озимої пшениці) у господарствах із розвинутою мережею лісових смуг (лісистість - 2,1-2,8 %, захищеність полів - 60-80 %) у 1,3-1,5 раза вища (у середньому в 1,4 раза) порівняно з господарствами із поодинокими лісовими смугами. Середня урожайність зернових культур по району знаходиться в межах 25-60 ц•га^-1 (1976-2005 рр.), що залежить від культури землеробства.

У системі лісових смуг (за результатами математичного моделювання) підвищення врожайності складає в середньому 1,5 раза.

10. Усі кількісні й якісні показники (елементи) структури врожаю озимої пшениці в “агрономічній” системі лісових смуг залежать від віддалі до них (східна-західна) і корелюють з її впливом на поліпшення мікроклімату (зниження швидкості вітру, снігозатримання) та властивостей ґрунту.

11. Середній біологічний врожай зерна озимої пшениці в “агрономічній” системі лісових смуг становить 44,9 ц•га^-1, що в 1,33 раза (33 %) вище, ніж у відкритому полі; це практично повністю відповідає середньому інтегральному ґрунтопокращенню (К_г^і = 1,35 (35 %)).

12. Рентабельність нині діючих полезахисних лісових смуг району (полезахисна лісистість - 1,4 %, захищеність полів - 47 %) у середньому досягає 69 %; у результаті позитивного агрокліматичного впливу лісових смуг втрати від зайнятої ними площі перекриваються в 1,69 раза.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Встановлена висока полезахисна ефективність системи лісових смуг в умовах регіону, яка свідчить про народногосподарську доцільність і необхідність створення лісоаграрних екологічних систем, основу яких становить система полезахисних лісових смуг.

2. Оптимальною віддаллю між основними (повздовжніми) лісовими смугами (ширина клітини поля) є 500 м. Розміщені подібним чином лісові смуги лише у 50-55-річному віці утворюють систему. Така віддаль (500 м) не суперечить виробничим інструкціям, які рекомендують створювати лісові смуги на віддалі до 600 м.

Довжина клітини поля (віддаль між поперечними або допоміжними лісовими смугами) - 1000-2000 м; площа - 50-100 га.

3. Обґрунтовані клітини поля можуть бути використані також і при веденні невеликих фермерських господарств (одне господарство розміщується у кількох клітинах або кілька господарств - в одній клітині поля).

4. Рекомендується створювати 5-6-рядні лісові смуги (допоміжні або поперечні - 4-рядні). При цьому, в центральні ряди необхідно вводити головну породу, а у крайні - супутні та плодові. Величина міжрядь - 2,5 м; ширина (по крайніх рядах) - 10,0-12,5 м. Віддаль між рослинами у ряду - 0,7-1,0 м, під час сівби (жолудями) - 0,5 м.

5. Для регіону досліджень (Правобережний Лісостеп; ґрунти - чорноземи типові, суглинкові) основними деревними породами є: головні - дуб звичайний (Quercus robur L.) і ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.) (участь останнього у головному наметі - не більше 20-30 %; він може виступати як супутня порода у другому ярусі); супутні - клен гостролистий (Acer platanoides L.) і польовий (Acer campestre L.) та липа дрібнолиста (Tilia cordata Mill.); плодові (як супутні породи) - груша звичайна (Pyrus communis Maxim.), яблуня лісова (Malus sylvestris Mill.) і абрикос (Armeniaca vulgaris Lam.); чагарники (підлісок) - клен татарський (Acer tataricum L.), бузина чорна (Sambucus nigra L.) і червона (Sambucus racemosa L.), ліщина звичайна (Corylus avellana L.), айва японська (Cydonia japonica Mill.). Участь порід, які формують підлісок, у насадженні за зімкнутістю - до 0,2-0,4; вони вводяться у крайні ряди в чергуванні із супутніми і плодовими породами.

6. Проведені дослідження і аналіз наукової літератури дають підставу стверджувати, що поле, яке знаходиться в системі лісових смуг, а також під захистом поодиноких лісових смуг, необхідно використовувати диференційовано: смуги поля шириною 0,5-1 висоти (Н), безпосередньо біля лісонасадження з обох його боків, необхідно засівати багаторічними травами, іншу (основну) частину поля - відповідно до сівозміни (зерновими, технічними, просапними культурами).

СПИСОК ОБУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Пилипенко О.І. Урожайність зернових культур у системі полезахисних лісових смуг Білоцерківщини / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Науковий вісник НАУ. - 2006. - Вип. 103. - С. 269-278. (Здійснено дослідження, проведено аналітичний огляд літератури, участь у написанні).

2. Пилипенко О.І. Вплив полезахисних лісових смуг оптимальної конструкції на властивості ґрунту в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Міжвідомчий науково-технічний збірник. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість. - 2006. - Вип. 31. - С. 12-18. (Здійснено дослідження, участь у написанні).

3. Пилипенко О.І. Ефективність різних систем полезахисних лісових смуг у підвищенні родючості ґрунту в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Науковий вісник НАУ. - 2007. - Вип. 113. - С. 214-219. (Здійснено дослідження, проведено аналітичний огляд літератури, участь у написанні).

4. Пилипенко О.І. Аеродинамічні властивості різних систем полезахисних лісових смуг в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Науковий вісник НАУ. - 2008. - Вип. 122. - С. 238-245. (Здійснено дослідження, обґрунтовані висновки, участь у написанні).

5. Пилипенко О.І. Структура врожаю озимої пшениці у системі лісових смуг в умовах Правобережного Лісостепу / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Науковий вісник НЛТУ. - 2008. - Вип. 18.11. - С. 109-114. (Здійснено дослідження, проведено аналітичний огляд літератури, участь у написанні).

6. Соваков О.В. Ріст і продуктивність масивних захисних лісових насаджень в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.В. Соваков // Науковий вісник НАУ. - 2007. - Вип. 106. - С. 267-274.

7. Соваков О.В. Лісівничо-таксаційні особливості полезахисних лісових смуг різних конструкцій в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.В. Соваков // Науковий вісник НАУ. - 2007. - Вип. 109. - С. 205-212.

8. Соваков О.В. Полезахисна ефективність системи лісових смуг в умовах Правобережного Лісостепу / О.В. Соваков // Науковий вісник НУБіП України. - 2009. - Вип. 135. - С. 274-282.

9. Пилипенко О.І. Масивне і смугове захисне лісорозведення в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.І. Пилипенко, О.В. Соваков // Конференція науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів та 61-a студент. наук.-вироб. конф., 11 квітня 2007 р.: тези доп. - К., 2007. - С. 109-110.

10. Ріст і продуктивність захисних лісових насаджень в рівнинних умовах і на яружно-балкових землях / [О.І. Пилипенко, В.Ю. Юхновський, О.В. Соваков, О.М. Рижков] // ХІ Погребняківські читання «Лісова типологія в Україні: сучасний стан, перспективи розвитку», 10-12 жовтня 2007 р.: тези доп. - Х., 2007. - С. 99-101.

11. Соваков О.В. Вплив різних систем полезахисних лісових смуг на зниження швидкості вітру в умовах центрального Правобережного Лісостепу / О.В. Соваков // Конференція науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів та 62-а студент. наук.-вироб. конф., 10-11 квітня 2008 р.: тези доп. - К., 2008. - С. 110-112.

12. Соваков О.В. Аеродинамічні та снігорозподільчі особливості різних систем полезахисних лісових смуг в умовах Правобережного Лісостепу / О.В. Соваков // Конференція науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів та 63-я студент. наук.-вироб. конф., 14-16 квітня 2009 р.: тези доп. - К., 2009. - С. 136-138.

Размещено на Allbest.ru

...