Экология облесенного поля

Защитные лесонасаждения по мере своего роста влияют на площадь, меняющуюся от 0 в начале периода до 85-100% межполосного поля в дальнейшем. Тем самым на определенном отрезке времени часть сельскохозяйственных угодий остается незащищенной или слабо защищенной лесонасаждениями.

В экологическом отношении межполосное поле в системе лесных полос может быть разбито на несколько зон (по крайней мере три), размеры которых при различных природных условиях и продуваемости полос неодинаковы (рис. 13). За основной признак выделения зон принимают мощность снежного покрова (Захаров, 1975).

I зона              Ж              зона              Жзсна

Рис. 13. Зоны межполосного пространства:

1 - скорость ветра; 2 - снежный покров.

ПЕРВАЯ ЗОНА располагается с заветренной стороны основных лесных полос, занимая пространство от заветренной опушки насаждений до края снежного шлейфа. Здесь лесные полосы оказывают наиболее сильное воздействие на микроклимат: Максимально снижается скорость ветра ( на 30-40% ), ежегодно обильно увлажняется почва весной, повышается влажность воздуха на 5-15%, сокращается испаряемость на 20-40%.

ВТОРАЯ (межшлейфовая) ЗОНА располагается далее по направлению ветра, в которой влияние лесных полос сказывается меньше. Она отличается от открытых полей несколько более благоприятным микроклиматом, но по толщине снежного покрова и увлажненности почвы имеет меньше преимуществ. В системах молодых полос вторая зона остается временно вне их влияния.

ТРЕТЬЯ ЗОНА располагается около противоположной лесной полосы на расстоянии 3-5Н до нее.

От мощности снежного покрова и количества снеговой воды в отложениях зависит тип водного режима почвы (промывной,

непромывной), направление почвообразовательного процесса, физическое состояние ее в верхних горизонтах, биологическая активность, питательный режим в каждой зоне. В сочетании с особенностями ветрового режима здесь складываются различные условия для роста и развития растений, изменяется урожайность культур. Известно, что в сомкнутой системе даже плотных полезащитных лесных полос (Каменная степь, Мариуполь) при умеренном ветровом режиме наблюдается практически равномерное снегораспределение по всему полю и зональность его по этому признаку сглаживается.

По ряду других показателей экологическая разнокачествен- ность остается заметной, так как энергетический потенциал таких мощных растительных экосистем, какими являются лесные полосы, все-таки ограничен в пространстве. Наиболее ярко он проявляется в активном энергетическом и вещественном обмене в экотонной (приопушечной) зоне, распространяясь на 3-5Н от стены леса. Это зона активного воздухообмена, взаимовлияния корневых систем, деятельности птиц, роста растений.

Из лесных полос на поле ежегодно выносится 0,5-2 т/га опа- да листьев, с которыми в почву на 1 га попадают около 2 ц азота,40 кг калия и 20 кг фосфора, а также другие элементы. Здесь накапливается мелкозем от пыльных бурь и пылевых потоков воздуха, постоянно возникающих на дорогах, при уборке и обмолоте хлебов и т.п. На прилегающих к лесным полосам участках в ясные тихие ночи, когда излучение тепла достигает максимума, часто наблюдается полное насыщение воздуха водяными парами, сопровождающееся выпадением росы, особенно за плотными и ажурными полосами.

Вблизи лесных полос под их воздействием возрастает содержание гумуса в почве, изменяется эффективность минеральных удобрений. В прямой связи с повышенным увлажнением почвы в шлейфовых зонах оказывается различная эффективность минеральных удобрений, которая в целом на защищенных лесополосами полях всегда выше, чем в открытой степи. Известны примеры, когда в сухие годы минеральные удобрения не только

не обеспечивали прирост урожайности, но давали даже отрицательный эффект. В силу неравномерности увлажнения почвы на межполосном иоле эффективность удобрений различна. В частности, эффективность азотных удобрений значительно выше в шлейфовых зонах, чем в межшлейфовых. Последствие внесенных азотных удобрений в шлейфовые зоны отмечается только после острозасушливых лет.

Под искусственными лесными насаждениями накоплено 124 т/ra органического вещества, 210 т/га азота и зольных элементов. Здесь образовалось 8 т/га лесной подстилки, в которой аккумулировано 0,9 т этих элементов.

С удалением от лесной полосы влияние ее сказывается меньше, но еще сохраняется на существенном для сельскохозяйственных растений уровне до расстояния 20-25Н. Часть этого пространства занимает шлейфовая зона, где под более мощными отложениями снега уменьшается глубина промерзания почвы, возрастает ее водопроницаемость, происходит глубокое прома- чивание. На межполосных полях в шлейфовых зонах в ранневесенний период содержится в слое почвы 0-150 см влаги больше, чем на открытых полях: на черноземах обыкновенных - на 80-100, на каштановых почвах - на 40-60 см. Поэтому вблизи лесных полос ранней весной создается временная переувлажненность почвы, которая способствует уплотнению пахотного слоя, снижению активности микробиологических процессов и нитрификации. Эти участки поля по физической спелости почвы позднее становятся пригодными к обработке.

Разнокачественность экологических условий на межполосных полях заключается в различной влажности и плотности почвы и в неодинаковой обеспеченности ее питательными веществами, главным образом азотными. Дело в том, что в шлейфовых зонах формируется более высокий урожай культур, вместе с уборкой которого из почвы выносится и отчуждается с зерном и соломой значительное количество элементов питания.

Существенной экологической особенностью межполосных полей в районах с повышенной интенсивностью ветрового режима даже в достаточно сомкнутых системах лесных полос на полях является зона выдувания. Она приурочена к началу второй межполосной зоны или занимает ее целиком. Она хорошо заметна по

распределению снежного покрова на межполосных полях, когда в ряде случаен запасы снега в этой зоне оказываются меньшими по сравнению с открытыми полями. Зона выдувания образуется в разомкнутых системах во время пыльных бурь. Иногда с них выдувается даже несколько больше почвенных частиц, чем с открытого поля. В значительной мере эти явления связаны с тем, что плотные лесные полосы расположены на расстояниях, не обеспечивающих полной защиты межполосного поля. Ветропроницаемые конструкции создают возмущения воздушных потоков, турбулентность которых усиливается вместе с усилением их подъемной силы. Явления выдувания наблюдаются также в системах молодых лесных полос, еще не достигших расчетной высоты. В сомкнутых системах взрослых лесных полос с оптимальными по ветропроницаемости конструкциями зоны выдувания практически отсутствуют. С уменьшением сомкнутости системы возрастает вероятность увеличения зоны выдувания снега. Если в сомкнутых системах насаждений во второй зоне наблюдается лишь некоторое уменьшение высоты снежного покрова по сравнению с остальной частью защищенного поля, то в разомкнутых системах и редкой сети лесных полос снег из этой зоны может выдуваться полностью. Для его сохранения потребуются другие мероприятия: оставление высокой стерни, посев или оставление кулис, снегозадержание и т.п.

Вследствие повышенной влажности среды на межполосных полях многие авторы отмечают более высокую засоренность посевов однолетними и многолетними сорняками. Исследования ВНИАЛМИ показали, что при этом видовой состав полевых сорняков на облесенных и открытых полях практически одинаков. Но распределение количества и видов сорняков по облесенному полю различное. Наибольшая засоренность обычно наблюдается вблизи лесных полос благодаря более высокой влажности почвы в границах снежных шлейфов. В посевах сельскохозяйственных культур в шлейфовой зоне преобладают в основном анемохорные и влаголюбивые корнеотпрысковые сорняки (главным образом осот). На цен

тральной части поля наряду с уменьшением общей массы сорняков чаще встречаются малолетние и однолетние сорные растения. В шлейфовой зоне культуры сильнее поражаются заболеваниями и повреждаются вредителями. Разреженность посевов из-за таких повреждений создает условия для лучшей освещенности почвы и развития сорняков в первой и третьей зонах межполосного ноля. Внутри поля эти явления выражены на 30% меньше.

Встречаются ошибочные суждения о лесных полосах как источниках засорения полей травянистой растительностью. Лесные полосы не являются рсзерваторами полевых сорняков и не способствуют их распространению. Состав травянистой растительности лесных полос и соседних с ними полей различен. Лишь в отдельных случаях в посевах обнаруживаются экземпляры растений, например щавеля конского, ромашки непахучей, которые встречаются на закрайках лесных полос. Правильнее считать, что они занесены в агроценоз с обочин дорог, на которых обильно произрастают.

В Черноземной зоне после смыкания насаждения целесообразно засеять закрайки лесополос многолетними травами (лучше

• нектароносным разнотравьем), чтобы воспрепятствовать проникновению сюда сорняков с поля и создать лучшие условия для полезных насекомых-энтомофагов, диких пчелиных.
  Для этого могут быть использованы люцерна, клевер, эспарцет, которые можно посеять зерновой сеялкой СЗС-1 с шириной захвата 1,8 м. Это не вызывает ухудшения роста деревьев и кустарников в опушечных рядах насаждений.

В системах ЗЛН происходит существенное качественное изменение зооценоза - фауны позвоночных и беспозвоночных, микробного населения, грибной флоры. Под влиянием насаждений меняются количественный состав, взаимоотношения, трофические связи между различными группами консументов и продуцентов, возрастает ярусность биоценоза, удлиняются трофические цепи.

Известно, что в различных природных зонах общая численность насекомых в лесоаграрном ландшафте бывает выше, чем в открытом. Энтомофауна здесь более богата и разнообразна. Ряд сельскохозяйственных вредителей находят в лесонасаждениях хорошие условия для перезимовки (многие виды клопов, стебле

вых блошек и др.). Но вместе с этим накапливается и полезная энтомофауна. Под защитой лесонасаждений в более благоприятных микроклиматических условиях, особенно на краевых участках полей, около лесных полос, где выше влажность, меньше инсоляция, встречается больше хлебных пилильщиков, стеблевых блошек, клопов, злаковых мух, жужелиц, цикадок. Соотношение полезной к вредной энтомофауньт в защищенных агроценозах значительно благоприятнее, чем на открытых полях.

Особое значение в развитии фауны принадлежит опушкам лесных полос, которые, занимая минимальную площадь, оказывают важное влияние на зооценозы. Для многих фитофагов опушки являются станцией обитания (жук-кузька, хлебные блошки, шведские мухи, люцерновый клоп, некоторые саранчовые). В опушечных экотонах наблюдается обычно большая численность и зоомасса хищных видов (муравьи, пауки, осы, златоглазки и др.). Неравнокачественность условий межполосных полей нередко осложняет проведение полевых работ и служит поводом к негативному отношению к полезащитным лесополосам. Между тем это явление совершенно закономерное в период формирования систем лесных полос, и с ним необходимо считаться. Что касается более взрослых насаждений, то современная наука и передовая практика давно располагают рядом способов и приемов, с помощью которых разнокачественность может быть значительно ослаблена или целесообразно использована для увеличения сборов валовой продукции с облесенных полей. К сожалению, их не всегда применяют.

В целях уменьшения неоднородности снегораспределения важное значение имеют прочистки плотных лесополос для придания им продуваемой конструкции, снегозадержание в меж- шлейфовых зонах - путем посева кулис или снегопахами, зачер- нение сугробов снега вблизи лесных полос для ускорения их таяния, отвод воды из первой и третьей зон в среднюю часть поля. Эти мероприятия повышают влагозапасы в межшлейфовой зоне и сокращают разницу в урожае зерновых культур между зонами на 3-4 ц/га и примерно на столько же повышают урожай в целом на межполосном поле. Затраты на них не только полностью окупаются приростом урожая, но и дают еще доход в рублях.

ВНИАЛМИ рекомендует применять дифференцированную агротехнику возделывания сельскохозяйственных культур в разных зонах межполосного поля.

Поскольку в шлейфовых зонах межполосных полей почва от весеннего переувлажнения сильнее уплотняется, около лесных полос следует проводить более глубокую предпосевную обработку под ранние зерновые (до 10-12 см), чем в межшлейфовой зоне и на открытых полях (6-8см). В малоснежные зимы такая предпосевная обработка производится только в первой зоне, а в многоснежные - и в третьей. Чем больше зимних осадков, тем интенсивнее и глубже должна быть предпосевная обработка почвы. Лишь на светло-каштановых почвах, среднесуглинистых почвах увеличение глубины предпосевной обработки в шлейфовой зоне не давало положительных результатов. В более северных условиях на серых лесных тяжелосуглинистых почвах лесостепи в зоне отложения снежных шлейфов глубина предпосевной обработки может достигать 18-20см и на остальной части поля - 14-16см; на выщелоченных черноземах - соответственно 14-16 и 10-12см. Обработка легких почв перед посевом ведется на глубину 12- 14см с последующим прикатыванием.

Также целесообразно дифференцированно вносить минеральные удобрения на межполосное поле, что особенно важно для яровых культур, испытывающих недостаток минерального азота вследствие его вымывания в шлейфовых зонах и недостаточной биологической активности почвы весной. Установлено, что на обыкновенных черноземах прирост урожайности яровой пшеницы от азотного удобрения в зоне шлейфа достигает 5ц/га, а ячменя на светло-каштановых почвах - 7-14 ц/га. На выщелоченных черноземах прирост урожайности сахарной свеклы при внесении полного состава удобрений в шлейфовой зоне составлял 180, а в межшлейфовой - 85ц/га.

Установлено также, что в зоне шлейфов необходимо вносить азотные удобрения под яровые культуры и культуры по непаровым предшественникам ежегодно, в межшлейфовой зоне - один раз в 3 года. Количество вносимого азотного удобрения около лесных полос должно быть в 1,5-2 раза больше, чем на остальной части поля. Это позволяет получать наиболее значитель

ный прирост урожайности. Прирост урожайности в шлейфовой зоне в любые годы в 2-2,5 раза выше, чем в межшлейфовой.

Характерно, что фосфорные и калийные удобрения без азотных почти не влияют на урожай яровой пшеницы, в том числе и в шлейфовой зоне. Оптимальные сроки внесения удобрений под яровые культуры: азотных - весной под предпосевную культивацию, фосфорных и калийных - осенью под основную вспашку.

Посевы озимых культур также целесообразно удобрять с учетом зональности условий межполосного поля. Они хорошо отзываются на изменение влажности почвы и удобрений в шлейфовых зонах. Это особенно проявляется при посеве озимых после предшественника или занятого пара и менее заметно - после черного пара. В первом случае внесение NPK перед посевом и N весной при подкормке озимой пшеницы в шлейфовой зоне на черноземах обеспечило прирост урожайности в среднем на 13,6 ц/га. На остальной части поля вносили NPK и весной - N; прирост урожайности по сравнению с открытым полем составил 7,8 ц/га.

Во втором случае азотные удобрения почти не оказали положительного воздействия, поскольку в паровом поле содержится достаточное количество азота для формирования высокого урожая. Наоборот, фосфорные удобрения дали прирост 5 ц/га в шлейфовой зоне и около 4 ц/га на остальной части поля.

Изменение экологических условий на облесенных полях по сравнению с открытыми предполагает подбор сельскохозяйственных культур, наиболее отзывчивых на влияние лесных полос, какими являются кукуруза, сахарная и кормовая свекла, озимая пшеница и рожь, гречиха, просо, картофель, люцерна, суданка, сорго и другие травы.

Успехи отечественной селекции позволяют надеяться на выведение сортов твердых пшениц не только для открытых полей, но и для системы полезащитных лесных полос с их экологической спецификой.

Необходимо отметить, что в сухостепной и полупустынной зонах страны в непосредственной близости к насаждениям лесных полос (в пределах 1-2 Н) иногда наблюдаются депрсссион- ные зоны угнетения посевов яровых зерновых сельскохозяйственных культур, понижение всхожести озимых или редкий стеблестой яровых, слабое развитие растений. Чаще всего это наблю

дается около деревьев с мощной поверхностной корневой системой, развивающейся в сторону поля. Причины этого явления - иссушение почвы около лесополос корнями древесных пород и их конкуренция за питательные вещества с сельскохозяйственными культурами. Ингибиторного влияния корней древесных растений на посевы зерновых культур (семена, проростки, всходы) при этом не обнаруживается. Незначительное влияние на посевы может оказывать и затенение.

Вместе с тем существуют причины и другого порядка: вблизи лесных полос почва переуплотняется из-за дополнительных проездов и разворотов тракторов, агрегатов, транспортных машин. При более позднем созревании почвы весной около лесных полос затягиваются сроки ее обработки и посева культур, что также может повлиять на урожай. Наконец, общеизвестно, что вдоль лесных полос обычно проходят внутрихозяйственные постоянные и временные дороги; в зимний период, ровно как и в осенне-весеннюю распутицу, эти дороги перемещаются в поле дальше от лесонасаждений. Это приводит к переуплотнению почвы или непосредственному повреждению озимых культур.

Снижение урожайности сельскохозяйственных культур в непосредственной близости к насаждениям отмечается только в засушливых районах и бывает заметным в острозасушливые годы, хотя прирост урожая в целом по всему полю, равный 10-12% и более от урожая в открытом поле, значительно перекрывает эти потери. В то же время в Черноземной зоне страны (Воронежская, Тамбовская, Белгородская, Ростовская области, Украина, Краснодарский край) имеется много примеров размещения посевов зерновых культур в непосредственной близости к насаждениям лесных полос (1-1,5 м). Однако здесь не наблюдают заметного угнетения культур, хотя посевы заходят почти под кроны деревьев крайних рядов. В хозяйствах с высокой культурой земледелия (НПО "Дон" Ростовской области, НИИСХ им. Докучаева в Воронежской области.) фактов снижения урожая зерновых культур около лесных полос почти нет.

Снижение вредоносности болезней на облесенных полях достигается дифференцированной обработкой почвы, в частности, более глубокой отвальной обработкой, создающей неблагоприятные условия для патогенной микрофлоры. Средством огра

ничения инфекционных болезней служат минеральные удобрения. В вариантах с удобрениями развитие корневой гнили снижалось в 1,2-1,5 раза, бурой листовой ржавчины - в 1,3-2 раза.

В целях борьбы с вредителями и болезнями обработку посевов ядохимикатами можно было бы полностью перенести на при- опушечные участки и на опушки лесных полос, где концентрируется большинство вредителей. Только необходимо найти препараты избирательного действия (на фитофагов). Краевые обработки выгодны во всех отношениях: на 30-40% уменьшается объем химических работ, экономятся ядохимикаты, их локальное применение менее болезненно сказывается на всем ландшафте, чем сплошные обработки. Опыт показывает, что при своевременных краевых обработках вредители не успевают расселяться по всему полю. Вероятно, такие обработки можно проводить по 2-3 раза с учетом формирования стадий определенных фитофагов.

Вообще на полях среди лесных полос применение всяких химических и других средств борьбы с сорняками, болезнями и вредителями должно быть увязано с экологической дифференциацией площади поля. Химические препараты в системе лесных полос должны вноситься наземным способом и только туда, куда необходимо, где они дают большую отдачу. Сплошные обработки полей ядохимикатами против вредителей и болезней должны заменяться краевыми обработками, менее опасными для природы и человека.

К особенностям экологии облесенного поля надо отнести и такие, как застой воздуха в малых клетках, окруженных лесополосами. Это иногда приводит к ухудшению условий роста сельскохозяйственных культур, этиолированию растений, увеличению опасности повреждения заморозками. Практически все эти негативные явления снижаются приданием лесополосам ветропроницаемых конструкций своевременными рубками ухода или предусматриваются при закладке новых насаждений. Приведенные материалы по экологической разнокачественности участков, защищаемых лесными полосами, раскрывая внутренюю неоднородность условий, в то же время однозначно указывает на несомненные преимущества возделываемых культур в системах лесных полос по сравнению с открытыми полями. Отмеченные выше негативные явления - не свойства лесных полос, а лишь результат бесхозяйственного отношения к агролесомелиорации.