CC BY
10
УДК: 630*161 DOI: 10.34736^ЫС.2021.115.4.001.06-12
Количественная оценка экотопов Волго-Ахтубинской поймы по лесопригодности и условиям облесения культурами сосны
Александр Сергеевич Манаенков, д.с.-х.н., г.н.с., ORCID: 0000-0002-2084-2147, зав. лабораторией защитного лесоразведения и фитомелиорации низкопродуктивных земель; Александр Сергеевич Пономарёв™, м.н.с., [email protected], ORCID: 0000-0003-1885-9959,
лаборатория защитного лесоразведения и фитомелиорации низкопродуктивных земель -Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), [email protected], 400062, Университетский проспект, 97, г. Волгоград, Россия
В современных условиях вследствие зарегулирования водного стока и антропогенного изменения рельефа поверхности территорий Волго-Ахтубинской поймы (строительство дорог, дамб, обвалование рекреационных участков и т.д.) площади ее затопления существенно уменьшились по сравнению с прошлыми годами, когда гидрологический режим Волги был близок к естественному. В это же время изменились ле-сорастительные свойства почв, что привело к становлению новых условий существования лесных экосистем Волго-Ахтубинской поймы. Участки гривистой поймы практически полностью лишились древесной растительности и частично перешли в категорию нелесных земель. Как правило, такие территории приурочены к руслам рек, ериков, озер и по природоохранным и хозяйственным соображениям подлежат облесению. По результатам наших исследований получены новые уточненные данные. Предварительно в 2006 и 2017-2020 гг. были изучены биологические особенности и экологические условия роста сосны обыкновенной на территории Волго-Ахтубинской поймы, на основе результатов этих исследований выделены 3 группы лесопригодности для облесения сосной: благоприятные, средние и наименее благоприятные. По данным лесоустройства удалось выделить 2055 га, не покрытых лесом земель лесного фонда, но потенциально пригодных под облесение культурами сосны. Дополнительно с помощью дешифрирования обнаружено 1401,1 га лесопригодных площадей различной степени пригодности для выращивания культур сосны.
Ключевые слова: зарегулирование стока, остепнение экотопов, древостой, лесорастительныеусловия.
Работа выполнена в рамках государственного задания НИР ФНЦ агроэкологии РАН № 0713-2021-0002 «Разработать научные основы, новые методы, модели и технологии эффективного лесомелиоративного освоения и многоцелевого использования низкопродуктивных и деградированных земель засушливой зоны Российской Федерации».
Поступила в редакцию: 18.10.2021 Принята к печати: 06.12.2021
см о см
и
га X
Лесорастительные условия определяют ле-сопригодность экотопов и представляют из себя комплекс физических, химических и гидрологических свойств почвы, грунтовых вод, особенностей окислительно-восстановительного режима почв, климат территории, оказывающий определяющее влияние на рост, состояние и продолжительность жизни древесной растительности [1,9].
Зарегулирование речного стока плотинами гидроэлектростанций, гидроузлов, других крупных гидротехнических сооружений и подчинение его режима отраслевым интересам неизменно ведет к негативному изменению условий жизнеобеспечения природных пойменных экосистем, их глубокой перестройке и, как правило, к снижению устойчивости и биологической продуктивности всего ландшафтообразующего комплекса низовий речных долин, переходу его в новое состояние [5].
Снижение уровня и качества лесистости пойменных земель - нежелательное явление. Остановить его можно только активизацией лесокуль-турных работ, что невозможно без всестороннего изучения и объективной оценки лесопригодности экотопов в условиях измененного гидрологиче-
^ - Для контактов / Corresponding author
ского режима.
Активизированные процессы лесовосстановле-ния позволят сформировать устойчивые к деградации лесные, лесоохотничьи и другие виды угодий, поспособствовать решению экологических проблем, развить лесную инфраструктуру малолесных территорий [5, 6].
По данным государственного лесного реестра (ГЛР), средняя лесистость Волго-Ахтубинской поймы составляет 14,8% (39188 га), однако при исследовании территории с помощью данных сверхвысокого пространственного разрешения получено число 34367га (13,1%), что на 4821 га меньше, чем по данным ГЛР [2].
Цель исследования заключается в получении информации о площади и лесорастительном потенциале нарушенных и потенциально низкопродуктивных земель северной части Волго-Ахтубин-ской поймы.
Материалы и методика исследований. Лабораторные исследования выполнялись путем сбора, анализа и обобщения литературной, картографической информации, материалов земле- и лесоустройства. Изучения ростовых показателей
насаждений сосны проводились в 2017-2020 годах, а также использовались данные, полученные в 2006 году, изучались радиальные и линейные приросты модельных деревьев, а также период большого роста и другие показатели.
Работы по оценке лесорастительных площадей были проведена в 2 этапа:
1. Анализ данных лесоустройства.
2. Анализ картографических материалов и космических снимков, дешифрирование лесопри-годных участков.
Первый этап заключался в поиске таксационных материалов и их анализе на предмет потен-
циально пригодных площадей, в первую очередь - это лесные земли, не покрытые лесом. Рассматривались данные трех лесничеств: Среднеахту-бинского, Сахарного, Лещевского [4].
Количественные характеристики (площади) сводились в итоговые таблицы и обрабатывались математически.
Второй этап работы заключался в анализе картографических материалов и высокодетальных космических снимков. Пригодные участки дешифрировались по сравнению с ключевыми участками, т.е. подбирались по аналогии (Рис.1) [8, 3].
48.64139752, 44.53751094 Наименее пригодные экотопы Крупногривистая пойма
48.66968466, 44.62297430 Средне пригодные экотопы Ближе к переходной пойме
48.74378217, 44.64013362 Наиболее пригодные экотопы Переходная пойма + водоток
Рисунок 1. Ключевые участки
Материалы лесоустройства были привязаны к координатам и наложены на высокодетальные спутниковые снимки, анализировались участки,
не входящие в лесной фонд (Рис. 2). Работа выполнялась в свободной географической информационной системе с открытым кодом QGIS.
Рисунок 2. Привязанный к координатам фрагмент плана. Лесопригодные площади помечены белой штриховкой
Такие участки векторизовали и рассчитывали их площадь, и проводили классификацию на 3 класса лесопригодности под облесение сосной:
1. Наиболее благоприятные (хорошо дренируемые участки переходной поймы).
2. Средние (суглинки переходной поймы).
3. Наименее благоприятные (высоко гривистая пойма).
Подсчёт площадей контуров участков проводился на эллипсоиде WGS 84.
Результаты и их обсуждение. Общая площадь земель лесного фонда (Л.Ф.) в границах изучаемой территории Волго-Ахтубинской поймы составила 34347 га. Данные были распределены на земли лесные и нелесные (таблица 1).
Таблица 1 - Распределение земель лесного фонда Волго-Ахтубинской поймы (в га) *
Лесничество Сахарное Среднеахтубинское Лещёвское Итог
Общая площадь земель Л.Ф. 8766 8577 17004 34347
Покрытые лесом Итого 4582,1 5694,9 9869 20146
В т.ч. лесные культуры 663,9 664,8 770 2098,7
Несомкнувшиеся Л.К. 2,4 4,6 34 41
и с м Лесные питомники и плантации 23 0 16 39
е з 0) Редины 0 0 106 106
н с ш Л Гари, погибшие насаждения 23,9 88,4 14 126,3
Непокрытые лесом Вырубки 54,7 7,8 185 247,5
Прогалины, пустыри 690,2 419,8 415 1525
Итого 768,8 516 770 2054,8
Всего лесных земель 5468,1 6388,7 10639 22495,8
Пашни 0 1,9 67 68,9
Сенокосы 92,9 282,2 858 1233,1
Пастбища 125,2 406 1098 1629,2
и Воды 562,7 290,8 1954 2807,5
л 5 е з Сады, ягодники и др. 0 4,4 5 9,4
е .0 н Дороги, просеки 67,6 68,5 147 283,1
с е С е Усадьбы и пр. 250,6 105,3 84 439,9
Болота 404,3 295,1 786 1485,4
Пески 1423,4 254,5 581 2258,9
Прочие земли 74,2 479,5 785 1338,7
Всего нелесных земель 3297,9 2188,2 6365 11851,1
*за исключением Ленинского и Светлоярского лесничеств
ш
I Средний процент лесных земель составляет
0 около 66 % (от общей площади земель лесного о. фонда), максимальный в Среднеахтубинском лес-£ ничестве - 74 %. (Рис. 3).
? Установлено, что на рассматриваемой терри-
1 тории в границах лесничеств площадь лесных
Во внимание принималась близость к дренирующему руслу, характер поймы (прирусловая, переходная), высота поверхности (определялась по топографическим картам), особенности почвенного покрова (по почвенным картам) [7]. Учитывали бросовые земли, не занятые древесной растительностью, не задействованные в сельскохозяйственной деятельности как в текущий момент, так и в прошлом, определялось это ретроспективно путём анализа космических снимков за несколько лет, также не учитывались участки обвалованной поймы, сенокосы. Вероятность затопления выбранных участков контролировалась по весенне-летним снимкам Sentinel-2 [10].
земель, не покрытых лесом, составляет 2054,8 га (34 % от общей площади земель лесного фонда), в том числе 1525 га - прогалины и пустыри, 126 га - гари (таблица 1). Среди нелесных земель (11851 га) пастбища и сенокосы занимают площадь 1629 и 1233га соответственно, пески и прочие земли -
2259 и 1339 га. В сумме на эти категории приходится 6460 га (54% нелесных земель) (Рис. 4).
В анализируемых источниках редины по Сахарному и Среднеахтубинскому лесничествам составили 0 га, в Лещёвском - 106 га. Сумма нелесных земель в рассматриваемых границах составляет 11851 га. При более детальном изу-
чении распределения внутри нелесных земель следует отметить, что наибольшие площади земель, занятых песками, находятся на территории Сахарного лесничества - 1423 га (около 40 % этой площади приходится на песчаные косы и пляжи), в Среднеахтубинском - 255 га и в Лещёв-ском - 581 га (Рис. 5).
с; с
62
26
74
37
63
Сахарное Среднеахтубинское Лещёвское
Лесные земли Нелесные земли
Рисунок 3. Доля лесных и нелесных земель лесного фонда на территории лесничеств (в %)
690
500
420 415
250
185
Площадь, га о 88 24 14 55 8
Гари, погибшие насаждения Вырубки Прогалины, пустыри
Непокрытые лесом
Сахарное Среднеахтубинское Лещёвское
Рисунок 4. Распределение по лесничествам лесных земель, не покрытых лесом
1500 1423
с
Сенокосы Пастбища Усадьбы и пр. Болота Пески Прочие земли 5
2 О
Рисунок 5. Распределение нелесных земель по категориям 1
Дешифрирование космических снимков и полевые исследования позволили установить площадь потенциально пригодных участков под облесение сосной. В результате дешефрирования было обнаружено 1401,1 га лесопригодных земель и составлена карта-схема лесопригодных площадей (Рис. 6).
Площадь наименее лесопригодных экотопов составила 536,1 га, это участки высокой поймы, рас-
положенные на маломощных почвах, сложенных на однородных рыхлых песках с глубоким залеганием грунтовых вод (>5 м) (Рис. 7). По нашему мнению, производительность таких насаждений не превысит II-III класс бонитета, а долговечность маловероятно превысит 50 лет. В свою очередь посадка культур сосны на таких экотопах очень проста и не энергоёмка и, как правило, не имеет альтернативы.
1.Э
3.9 га 60'8 гаИ"*
14.6 га 3-8 га 3.5|И.2п Я - 21.1 га
Краснослободск
13 13 ЯА
№5гз0.6га 9Га7га3.9га
2.5 га™
га -М
4.1 га ■■ ■■ 8.7 га 11.2^НИ_ 4.8 га 7.8 га< Л81 9 га
2 га 8.3 га 15 га 5.9 га «5-7г
ВОЛЖСКИЙ 14.9 га
Лесопригодность экотопов Волго-Ахтубинской поймы ■ Наиболее лесопригодные
I_Менее лесопригодные
Наименее лесопригодные
5.5 га
шш
ВШга 8.7 га ВЯ 15 га ■■ ЯШШШ 7.3 га
Средняя Ахтуба
10.8 га
5.9 га
6.7 га~"8.9 га
10 km
Ш НШ ™ ш5АГЗ
"л™
^в - • ещев ид Н
^ 30.3 га^. ;
17.9 га 75га
62 3 Г3 17.8 га
24.7 га
42.8 га
10.2
Рисунок 6. Схема размещения лесопригодных участков под облесение сосной
Площадь достаточно благоприятных (средних) территорий для облесения сосной составила 140,9 га, расположены они на участках переходной поймы с супесчаных и суглинистых почв на мощных суглинках. На таких экотопах в первые 30 лет культуры развиваются по бонитету 1а и выше, однако они быстро созревают и распадаются из-за резкой
потребности во влаге. Культуры в таких условиях требуют большого количества уходов. Долговечность насаждений в сомкнутом состоянии составит около 40-50 лет. Экотопы этой группы целесообразно отводить под выращивание сырьевых плантаций сосны или многоцелевые насаждения сосны крымской, ценных лиственных пород.
Количественаяоценка экотопов Волго-Ахтубинской поймы
Средние Наименее пригодные Высокопригодные
140,9
536,1
724,6
Площадь, га
Рисунок 7. Количестенная оценка экотопов Волго-Ахтубинской поймы
Экотопы, наиболее благоприятные для произрастания монокультур сосны, имеют площадь 724,6 га, занимают, как правило, хорошо дренируемые участки переходной поймы с легкими почвами на мощных слоистых преимущественно супесчаных отложениях, а также на песках с близким к
поверхности залеганием грунтовой воды. При относительно низкой затратности лесокультурных и лесоводственных мероприятий бонитет спелых насаждений на них может достигать первого класса, а долговечность насаждений 60-80 лет и более.
Выводы. По материалам лесоустройства было
установлено, что не покрытых лесом земель лесного фонда, потенциально возможных к облесению сосной, - 2055 га. Дополнительно 6460 га земель обнаружено среди нелесных земель (пастбища, сенокосы, прочие земли). Методом дешифрирования обнаружено 1401,1 га потенциально лесопригод-ных земель. Таким образом, на исследуемой территории существует резерв земель для создания насаждений сосны различного назначения. Освоение таких участков поймы позволит значительно повысить лесистость территории и улучшить экологическую обстановку.
Литература:
1. Агролесомелиоративная наука в XX веке / соавт.: А. Н. Каштанов и др.; Всерос. НИИ агролесомелиорации. Волгоград, 2001. 365 с.
2. Васильченко А.А., Грицюк А.А. Оценка лесистости Волго-Ахтубинской поймы на территории Волгоградской области // Грани познания. 2020. № 2(67). С. 9-12.
3. Кулик К.Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов / Волгоград, «ВНИАЛМИ», 2004. 248 с.
4. Лесной план Волгоградской области URL: https:// oblkompriroda.volgograd.ru/upload/iblock/8c4/Lesnoy-plan-Volgogradskoy-oblasti.pdf (дата обращения 01.07.2021)
5. Манаенков А.С. Лесомелиорация арен засушливой зоны / 2-е издание переработанное и дополненное. Волгоград: Федеральный научный центр агроэкологии РАН, 2018. 428 с., ISBN 9785990984233.
6. Манаенков А.С. Лесохозяйственные проблемы засушливой зоны // Лесное хозяйство. 1999. №3. С. 32-33.
7. Плюснин И.И. Почвы Волго-Ахтубинской поймы: к познанию аллювия и аллювиальных почв/ Сталинград: Областное книгоиздательство, 1938. 275 с.
8. Рулев А.С., Юферев В.Г., Кошелев А.В., Ткаченко Н.А. Дистанционный мониторинг агролесоландшафтов с применением ГИС-технологий // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11, Естественные науки. 2013. №1(5). С. 51-58.
9. Энциклопедия агролесомелиорации / Л. И. Абакумова, О. А. Аверьянов, Г. П. Архангельская [и др.]. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. 675 с. ISBN 5900761339.
10. The European Space Agency (ESA) URL: https:// www.sentinel-hub.com/explore/eobrowser/ (дата обращения 01.07.2021)
DOI: 10.34736/FNC.2021.115.4.001.06-12
Quantitative Assessment of the Volga-Akhtuba Floodplain Ecotopes By Forest Suitability and Afforestation Conditions with Pine Crops
Alexander S. Manayenkov, D.S-Kh.N., ORCID: 0000-0002-2084-2147, chief researcher , head of the laboratory of afforestation and phytomelioration of low-yielding lands; Alexander S. Ponomarev™, junior researcher, [email protected], ORCID: 0000-0003-1885-9959, laboratory of afforestation and phytomelioration of low-yielding lands -Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences» (FSC of Agroecology RAS), e-mail: [email protected], 400062, Universitetskiy Prospekt, 97, Volgograd, Russia
In current conditions, due to the regulation of water runoff and anthropogenic changes in the relief of the surface territories of the Volga-Akhtuba floodplain (construction of roads, dams, mounding of recreational areas, etc.), its flooding areas have significantly decreased compared to previous years, when the Volga's hydrological regime was close to natural. At the same time, the forest-growing properties of soils changed, which led to the formation of new conditions for the existence of the Volga-Akhtuba floodplain forest ecosystems. Areas of the hilly floodplain were almost completely deprived of woody vegetation and partially transferred to the category of non-wooded lands. As a rule, such territories are confined to the beds of rivers, canals, lakes and are subject to afforestation for environmental and economic reasons. According to the results of our research, new updated data have been obtained. Previously in 2006 and 2017-2020. the biological features and ecological conditions of the growth of scots pine on the Volga-Akhtuba floodplain
Received: 18.10.2021
References:
1. Agrolesomeliorativnaya nauka v XX veke [Agroforestry
territory were studied, based on the results of these
studies, 3 groups of suitability for afforestation with
pine were identified: favorable, medium and least
favorable. According to the forest management data, it
was possible to allocate 2,055 hectares of non-forested
lands of the forest fund, but potentially suitable for
afforestation with pine crops. Additionally, with the
help of decryption, 1401.1 hectares of forest-suitable
areas of varying degrees of suitability for growing pine
crops were found.
Keywords: flow regulation, aridization of ecotopes,
growing stock, forest growing conditions a
The work was carried out within the framework of H
the state task of research in the FSC of Agroecology RAS: ¿
№ 0713-2021-0002 «Develop scientific foundations, "§
new methods, models and technologies for effective °
forest reclamation development and multi-purpose i
use of low-productive and degraded lands of the arid UU
zone of the Russian Federation» s<
N
Accepted: 06.12.2021 ^
)
science in the XX century] co-author: A. N. Kashtanov and others, 2 VNIALMI Publ. house, Volgograd, 2001. 365 p. (In Russian) §
2. Vasil'chenko A.A., Gritsyuk A.A. Otsenka lesistosti Volgo-Akhtubinskoj pojmy na territorii Volgogradskoj oblasti [The forest cover of the Volga-Akhtuba floodplain assessment on the territory of the Volgograd region]. Grani poznaniya [Facets of Cognition], 2020. no 2(67). pp. 9-12. (In Russian)
3. Kulik K.N. Agrolesomeliorativnoye kartografirovaniye i fitoekologicheskaya otsenka aridnykh landshaftov [Agroforestry mapping and phytoecological assessment of arid landscapes], Volgograd, VNIALMI Publ. house, 2004. 248 p. (In Russian)
4. Lesnoj plan Volgogradskoj oblasti [Forest plan of the Volgograd region] URL: https://oblkompriroda.volgograd. ru/upload/iblock/8c4/Lesnoy-plan-Volgogradskoy-oblasti. pdf (accessed 01.07.2021) (In Russian)
5. Manayenkov A.S. Lesomelioratsiya aren zasushlivoj zony [Forest reclamation of arid zone arenas] / 2nd edition revised and supplemented, Volgograd, FSC of agroecology RAS Publ. house, 2018. 428 p., ISBN 9785990984233. (In Russian)
6. Manayenkov A.S. Lesokhozyajstvennyye problemy zasushlivoj zony [Forestry problems of the arid zone]. Lesnoye
khozyajstvo [Forestry], 1999. №3. pp. 32-33. (In Russian)
7. Plyusnin I.I. Pochvy Volgo-Akhtubinskoj pojmy: k poznaniyu allyuviya i allyuvial'nykh pochv [Soils of the Volga-Akhtuba floodplain: towards the knowledge of alluvium and alluvial soils], Stalingrad: Regional publishment, 1938. 275 p. (In Russian)
8. Rulev A.S., Yuferev V.G., Koshelev A.V., Tkachenko N.A. Distantsionnyj monitoring agrolesolandshaftov s primeneniyem GIS-tekhnologij [Remote monitoring of agroforestry landscapes using GIS technologies]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 11, Yestestvennyye nauki [Bulletin of Volgograd State University. Series 11, Natural Sciences], 2013. №1(5). pp. 51-58. (In Russian)
9. Entsiklopediya agrolesomelioratsii [Encyclopedia of agroforestry] L. I. Abakumova, O. A. Aver'yanov, G. P. Arkhangel'skaya [et al.]. Volgograd, VNIALMI Publ. house, 2004. 675 p. ISBN 5900761339. (In Russian)
10. The European Space Agency (ESA) URL: https:// www.sentinel-hub.com/explore/eobrowser/(accessed 01.07.2021)
Цитирование. Манаенков А.С., Пономарев А.С. Количественная оценка экотопов Волго-Ахтубинской поймы по лесо-пригодности и условиям облесения культурами сосны // Научно-агрономический журнал. 2021. №4(115). С. 06-12. DOI: 10.34736/FNC.2021.115.4.001.06-12
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования, ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Citation. Manayenkov A.S., Ponomarev A.S. Quantitative Assessment of the Volga-Akhtuba Floodplain Ecotopes By Forest Suitability and Afforestation Conditions with Pine Crops. Scientific Agronomy Journal. 2021. 4(115). pp. 06-12. DOI: 10.34736/ FNC.2021.115.4.001.06-12
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Волго-Ахтубинская пойма. Снимки сделаны авторами 09.10.2018 года
