Поліщук О.П. Лісівничо-меліоративна ефективність полезахисних лісових смуг різних конструкцій, сформованих рубками догляду в умовах Київської височинної області

Короткий зміст

Розділ 1. Природно-кліматичні умови району досліджень. Лісостепова зона охоплює центральну частину і становить близько 35% площі усієї території України. Характерною особливістю цієї зони є поєднання в ній лісових та степових ландшафтів. Дослідні об’єкти розміщуються в межах Київської височинної області, що входить до складу  Подільсько-Придніпровського лісостепового краю.

Територія, на якій розміщуються дослідні об’єкти, характеризується м’яким кліматом з відносно високими середньорічними температурами. Влітку температура повітря помітно знижується в напрямку з південного сходу на північний захід. За рівнем зволоження досліджуваний регіон відноситься до центральної зони несталого зволоження (коефіцієнт зволоження 0,76-1,0). Середньорічна кількість опадів теплого періоду знаходиться в межах 450-550 мм, холодного – 125-150 мм (усього з опадами > 0,1мм виявилося 130-160 днів). У теплий період року в Україні часто створюються умови для формування високої (25ºС і більше) і дуже високої (30ºС і вище) температури повітря, що негативно впливає на ріст і розвиток сільськогосподарських культур.

Переважаючим напрямком вітрів є північні і західні румби, а суховійні та вітри, які спричиняють пилові бурі – східних і південних румбів. Суховіїв менше, ніж у степовій зоні. Найчастіше вони спостерігаються у травні-серпні (в середньому буває 4-9 днів), і нерідко супроводжуються пиловими бурями (тривалістю не більше 10 днів, у середньому – 1-2 дні).

Площа лісових смуг Київської області складає 11,9 тис. га. Середня полезахисна лісистість становить 0,7-1,0% при оптимальній – 1,6-3,2%. Тому площу лісових смуг необхідно збільшити у 2-3 рази. Існуючі системи лісових смуг у більшості випадків не відповідають основним лісомеліоративним параметрам і потребують проведення термінових лісівничих заходів. Тільки завдяки своєчасно проведеним рубкам догляду можливо сформувати оптимальні конструкції лісових смуг із високими захисними властивостями.

Розділ 2. Теоретичне обґрунтування лісівничих заходів у полезахисних лісових смугах і їх лісівничо-меліоративні особливості. Проаналізовано розвиток агролісомеліоративної науки в напрямі вивчення впливу полезахисних лісових смуг різних конструкцій на мікрокліматичні показники прилеглих полів. Підкреслено внесок у розвиток полезахисного лісорозведення вчених-агролісомеліораторів: В.В. Докучаєва, Г.Ф. Морозова (1901), Г.М. Висоцького (1950), А.В. Альбенського (1972), Д.Л. Армада (1954), В.О. Бодрова (1936, 1974), Ю.П. Бяловича (1939), Г.Г. Данилова (1963, 1971), В.І. Коптєва (1979, 1981), Б.Й. Логгінова (1961), М.М. Милосердова (1971, 1972), Я.Д. Панфілова (1936, 1954), Є.С. Павловського (1965), П.С. Пастернака (1988), О.І. Пилипенка (1992, 2004), Д.П. Рижикова (1967), Я.А. Смалька (1963), В.Ю. Юхновського (2002, 2003), О.С. Ситника (2005) та ін. Вивчено особливості проведення лісівничих заходів та їх ефективність у полезахисних лісових смугах різного вікового періоду, що знайшли відображення у працях В.О. Бодрова (1963), Д.К. Бабенка (1985), Ф.С. Баришмана (1968), Ф.І. Дубініна (1986), М.Р. Казюти (1995), В.І. Коптєва (1972), А.А. Лішенка (1961), Б.Ф. Остапенка (1995), Є.С. Павловського (1976), М.О. Штофеля (1993, 1997), В.Ю. Юхновського (2007).

За даними О.І. Пилипенка (2000), полезахисні лісові смуги в усіх агрокліматичних районах повинні мати ознаки лісового біоценозу. Тільки такі насадження є біологічно стійкими в екстремальних умовах. Водночас високу полезахисну ефективність будь-якої пори року забезпечують тільки лісові смуги оптимальних конструкцій з такими агролісомеліоративними параметрами: 3-5 рядів, висока зімкненість пологу (0,8-0,9), а також добре розвинутий другий ярус та підлісок.

Істотне зниження швидкості вітру при різних кутах підходу до лісової смуги відбувається у насадженнях продувних та ажурних конструкцій (ефективний вплив поширюється на віддаль 40-60Н) з ажурністю між стовбурами 40-65% та 15-35%. На цій відстані зниження швидкості вітру сягає 10-20% порівняно з контролем.

Рівномірний снігорозподіл на полях, захищених оптимальними конструкціями лісових смуг, сприяє кращому зволоженню орного шару ґрунту, що впливає на поліпшення водного режиму сільськогосподарських культур.

Підтримання сформованих оптимальних конструкцій полезахисних лісових смуг можливо тільки цілеспрямованими науково обґрунтованими зрідженнями верхнього пологу та підліску, що реально досягти лише рубками догляду.

Розділ 3. Програма, методика та об'єкти досліджень. Для оцінки лісівничих та меліоративних показників полезахисних лісових смуг використовували порівняльні методи безпосередніх польових досліджень. Пробні площі закладали за загальноприйнятими в лісовій таксації методиками (Нікітін К.Є., 1978; Анучин Н.П., 1982).

Для загальної характеристики живого надґрунтового покриву застосовували шкалу за ступенем його густоти. Окремо характеризували другий ярус, підріст, підлісок та живий надґрунтовий покрив (Бабенко Д.К., 1985).

Для методичного порівняння даних дослідження вітрового режиму та снігорозподілу, вологості ґрунту та мікроклімату як у полі, так і в смуговому насадженні використовували комплексну методику, розроблену кафедрою лісової меліорації і оптимізації лісоаграрних ландшафтів НУБіП України (Пилипенко О.І., 2001). Так, аеродинамічні дослідження проводили в облистяному і в безлистому стані за допомогою чашкових анемометрів Фусса МС-13. Аеродинамічні властивості дослідних варіантів лісових смуг різної ажурності вивчали на 20 маршрутних ходах (МХ) по лінії, що перетинає в перпендикулярному напрямку середину кожного варіанта. Пункти установки анемометрів: на віддалях від лісової смуги, кратних її висоті (Н): а) навітряна (східна) сторона: 1-й пункт – 5Н, 2-й – 1Н, 3-й –  навітряне узлісся; б) завітряна (західна) сторона: 4-й - завітряне узлісся (0Н), 5-й – 1Н, 6-й – 5Н,       7-й – 10Н, 8-й – 15Н, 9-й – контроль. За контроль приймали відкрите поле. Повторність п’ятикратна.

Снігомірні спостереження проводили на 18 пунктах кожного МХ: а) східне (навітряне) поле: 5Н, 25 м, 10 м, 5 м, 2,5 м; б) ряди лісової смуги: східний (навітряний), середній, західний (завітряний); в) західне (завітряне поле): 2,5 м, 5 м, 10 м, 25 м, 5Н, 10Н, 15Н, 20Н, 25Н; г) контроль – відкрите поле.

Освітленість вимірювали люксметром Ю-16 у трьохкратній повторюваності в центральних міжряддях лісових смуг різних конструкцій в полудень при повній безхмарності. Для встановлення освітленості поверхні ґрунту зроблено 36 замірів.

Вологість ґрунту визначали ваговим методом у період набухання бруньок деревних порід, на початку опадання листя і в проміжку між цими фазами (липень-серпень). Повторюваність 2-3-кратна. Всього було відібрано 300 зразків.

Вплив гербіцидів на поросль деревних і чагарникових порід визначали на площадках розміром 25 м² на західному та східному узліссях. У центрі лісосмуги площадок не закладали у зв’язку з відсутністю підросту та підліску. Облік проводили до обробки гербіцидами, через місяць та в кінці вегетаційного періоду. Поросль поділяли на живу та відмерлу (Трибель С.О., 2001).

Економічну ефективність лісогосподарських заходів у полезахисних лісових смугах розраховували за методиками, розробленими А.А. Сенкевичем (1969), В.М. Трибунською (1974), Д.К. Бабенком (1985).

Розділ 4. Формування ефективних конструкцій полезахисних лісових смуг і їх меліоративний вплив на прилеглі угіддя. Для проведення досліджень було закладено 12 постійних пробних площ, на яких рубками догляду різної інтенсивності сформовано продувну, ажурну та ажурно-продувну конструкції.

Головними деревними породами, що складають основний полог полезахисних лісових смуг, є дуб звичайний (Quercus robur L.) та ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.), супутніми (що утворюють другий ярус) – клен-явір (Acer pseudo-platanus L.), клен гостролистий (Acer platonoides L.), клен сріблястий (Acer saccharinum L.), в’яз шорсткий (Ulmus glabra Huds). Із плодових поодиноко трапляються черешня (Cerasus avium (L.) Moench.), вишня (Cerasus vulgaris Mill.), яблуня лісова (Malus sylvestris Mill.). Середня висота насаджень – 20,2-22,6 м.

Варіанти зріджень застосовували виходячи з оптимальної конструкції лісових смуг для даного агролісомеліоративного регіону. Параметри зріджень у досліджуваних лісових смугах наведено в табл. 1.

І варіант – контроль (пробні площі № 1, 5 і 9). Рубки догляду не проводили. Такі лісові смуги мають щільну конструкцію.

         ІІ варіант – формування продувної конструкції лісових смуг. У цьому варіанті (пробні площі № 2, 6 та 10) повністю вибраний підлісок (підріст), сухостійні, всихаючі екземпляри як головної, так і супутньої порід у першому ярусі. В крайніх рядах обрізані гілки на висоту до 2 м. Вибірка дерев першого ярусу склала 6% за запасом і 8-11% за кількістю дерев. Важливим для формування продувної конструкції є зрідження другого ярусу насадження, з якого на даному варіанті вибірка по запасу сягала від 11% у дубово-ясеневій (пробна площа № 10) до 27-35% у дубово-кленовій лісових смугах (пробні площі № 2, 6).

ІІІ варіант – формування ажурної конструкції лісових смуг (пробні площі № 3, 7 і 11) полягало у вибірці пошкоджених, сухостійних, всихаючих дерев та вирубуванні підліску (підросту) на узліссях. У середині лісової смуги та в крайніх рядах було залишено чагарниковий підлісок (зімкненість 0,1), який і дозволив сформувати відповідну конструкцію. Підрізування гілок дерев крайніх рядів не проводилося. Частка вибірки у першому ярусі за запасом становила від 1 до 5%, за кількістю стовбурів – від 1 до 10%. Як і в попередньому варіанті, значну кількість дерев вибирали у другому ярусі насадження. Дерева вирубували рівномірно по площі насадження з вибіркою від 8 до 34% за запасом і 7-43% за кількістю стовбурів.

ІV варіант – у цьому варіанті крім вибірки сухих, пошкоджених дерев та підліску (підросту) було вибрано від 42% (пробна площа № 12) до 64% (пробна площа № 4) запасу другого ярусу. За кількістю дерев вибірка склала від 51% (пробна площа № 12) до 80% (пробна площа  № 8). Завдяки проведеним лісівничим заходам та підрізуванню гілок на висоту до 2 м було сформовано ажурно-продувну конструкцію лісових смуг.

Пробні площі першого варіанта представлені чистими й змішаними з перевагою дуба деревостанами, середньою висотою 22,6-22,8 м та запасом 454-720 м³·га^-1. У лісових смугах із формуванням продувних конструкцій (пробні площі № 2, 6 і 10) вибрано в середньому 24 м³·га^-1. Основна вибірка здійснена переважно з дерев другого ярусу для формування продувної конструкції. В ажурних смугах вибірка становила від 3 до 8% загального запасу з гектара.

Цікавим експериментом є формування ажурно-продувних конструкцій (пробні площі № 4, 8 і 12). Вибірка у цьому варіанті досягала в дубово-кленових смугах 60% загального запасу другого ярусу за рахунок супутніх порід, що забезпечило високий аеродинамічний ефект. Швидкість вітру під захистом лісових смуг досліджували на прилеглих полях прокладанням із навітряного і завітряного боків, перпендикулярно лісовій смузі, 20 анемометричних "ланцюгів".