CC BY
48
УДК 630.116.64
СОЗДАНИЕ АГРОЛЕСОЛАНДШАФТОВ КАК ПУТЬ УСТОЙЧИВОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В КУЛУНДИНСКОЙ СТЕПИ
Е.Г. Парамонов
Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
В юго-западных районах Алтайского края за последние 50 лет среднегодовая температура повысилась почти на 2оС при сохранении среднегодовой суммы осадков. Сезонные изменения температуры воздуха оказались достаточно устойчивыми. Из 79,4 тыс. га лесополос в крае 57,6 % имеют критический возраст, и в ближайшие 1012 лет они погибнутут. Для защиты пашни от дефляции и эрозии в Кулундинской степи необходимо иметь 139 тыс. га защитных лесных насаждений.
Ключевые слова: глобальное потепление, деградация почв, лесополосы, снегозадержание, возрастная структура, стабилизация процесса опустынивания.
Из 221 млн.га сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации более 130 млн. га подвержены ветровой и водной эрозии, а на площади около 40 млн. га сельскохозяйственные земли практически утратили плодородие, т.е. наступил процесс опустынивания. Алтайский край отнесен к группе регионов, подвергающихся опустыниванию наиболее интенсивно [1]. В Российской Федерации степь занимает площадь 89,8 млн. га в 37 субъектах. Самый крупный степной массив в мире (17,6 млн. га) находится в Западной Сибири и Казахстане. В Алтайском крае степь распространена на площади 6580,6 тыс. га, что является самым крупным участком степи в стране [2].
Особенно сильно подверглись деградации сельскохозяйственные угодия Кулундинской степи. Плодородие длительно используемых земель сельскохозяйственного назначения понижено в различной степени вследствие деградации: эрозионные процессы - 11,6 % площади, дефляция - 54,7 % и засоление - 19,4 % [3-4]. Напряженная экологическая ситуация, сложившаяся в степях на юге Западной Сибири, обусловлена значительной аридизацией климата, интенсификацией земледелия видовой однородности агроценозов, что
привело к экологической и генетической их уязвимости [2].
Наряду с применением современных антидефляционно-эрозионных аг-роприемов при выращивании сельскохозяйственных культур (безотвальная вспашка, применение пожнивных сеялок, посев кулис и др.) большую роль в мелиоративных мероприятиях играет система защитных лесных насаждений (ЗЛН). Основная роль их заключается в снижении скорости ветра в приземном слое воздуха, что способствует равномерному распределению снега, повышению относительной влажности воздуха, снижению глубины промерзания почвы, увеличению урожайности культур в межполосных полях. Поэтому в сочетании с агроприемами лесные полезащитные полосы являются неотъемлемой составной частью единого агротехнического комплекса по сохранению, накоплению и рациональному использованию влаги [5]. Защитные лесные насаждения преобразуют простые сельскохозяйственные ландшафты в более сложные агролесоландшафты, в которых менее активно действуют деструктивные процессы, слабее вредоносность засух и суховеев [6].
Объектом исследований послужили государственные и региональные акты
по вопросам потепления климата, метеорологические данные по климатическим показателям в Алтайском крае, материалы инвентаризации защитных лесных насаждений, собственные исследования по состоянию, росту, сохранности, снегонакоплению лесополос за период с 2009 по 2014 гг.
Изменения климата, прогнозируемые на ХХ1 в., очевидно, в существенной степени окажут влияние на изменение границ природных зон и продолжительность жизненного цикла отдельных древесных пород [4, 7]. Глобальное потепление климата ведет к усилению негативных факторов процесса деградации сельскохозяйственных земель, т.е. к опустыниванию. Этот процесс характерен не только для Алтая, он имеет место во всей степной зоне России.
Территориально потепление наиболее интенсивно проявляется к востоку от Урала. Оно будет иметь самые серьезные социально-экономические и экологические последствия. Исследованиями [710] установлено, что на метеостанции Барнаул за период с 1970 по 2003 гг. сумма активных температур возросла на 260°, что соответствует повышению среднегодовой температуры на 0,8 °С. К концу 2025 г. среднегодовая температура по Барнаулу может повыситься на 1 0С.
Анализу подверглись климатические показатели по метеостанциям Реб-риха и Ключи, расстояние между которыми по меридиану составили около 200 км. Из климатических условий анализировались среднегодовые и сезон-
Изменение климатических показат
ные (лето, зима) температуры воздуха и количество осадков.
В юго-западных районах Алтайского края (табл. 1) за последние 50 лет среднегодовая температура приземного слоя воздуха повысилась почти на 2 °С при сохранении среднегодовой суммы осадков. В этих условиях стабилизировать процесс опустынивания возможно только путем совместного применения агротехнических и лесоводческих приемов при возделывании сельскохозяйственных культур.
По данным метеостанции Ключи (сухая степь) за период с 1960 по 2009 гг. среднегодовая температура повысилась с 2,1 С до 4,0, или в 1,9 раза, а количество осадков с 256 до 280 мм, или на 6,7 %. Фактически происходит аридизация климата. Удельный вес твердых осадков составляет 5 %, что соответствует толщине снежного покрова в степи до 12-14 см.
В условиях засушливой степи климатические условия несколько улучшаются. Температура воздуха повышается с 1,5 до 2,7°С, т.е. в 1,7 раза, а количество осадков остается практически неизменным при одновременном повышении осадков в твердом виде с 7,9 до 8,3 %.
Сезонные изменения температуры воздуха (табл. 2) оказались достаточно устойчивыми. На обеих метеостанциях отмечено повышение температуры как летом на 0,3-1,1 °С, так и зимой. Причем в последнем случае увеличение температуры оказалось более существенным.
Таблица 1 й по метеостанциям Ключи и Ребриха
Период наблюдения Среднегодовая температура, град. Кол-во осадков, мм
среднее в т.ч. в твердом виде доля твердых осадков, %
1960-1969 2,1/1,5 256/415 12,4/33,2 5,0/7,9
1970-1979 2,5/1,4 261/407 12,9/37,8 5,0/8,3
1980-1989 3,0/2,4 259/395 12,1/32,0 4,9/8,1
1990-1999 3,9/2,1 273/389 13,1/33,0 5,0/8,5
2000-2009 4,0/2,7 280/406 14,0/35,7 5,0/8,8
Среднее 3,1/2,0 262/402 12,9/33,5 5,0/8,3
Примечание: в знаменателе - данные по метеостанции Ключи, в числителе - по метеостанции Ребриха.
Если по метеостанции Волчиха оно составило 20,1 %, то в Ключах на 22,4 %, т.е. за последние 40 лет и лето, и зима стали более теплыми.
В отношении осадков имеет место аналогичная тенденция некоторого повышения осадков (2,6 %) в летний период и наиболее существенное (31,4 %) в зимний, хотя с учетом межсезонья в целом по году снижение составило 8,2 %.
В полезащитном лесоразведении основным показателем для лесополос является их высота, от которой зависит площадь защищаемого поля. В исследуемом районе самой быстрорастущей древесной породой является тополь бальзамический, высота которого в 30-
Сезонная динамика к
35-летнем возрасте достигает 15,3 м, березы повислой - 13,1 м, а клена ясе-нелистного - 5,9 м.
Общая площадь земель сельскохозяйственного назначения, занятых защитными лесными насаждениями, равна 79,4 тыс. га, что составляет 0,75 % от площади сельхозугодий и 1,2 % от площади пашни в Алтайском крае (табл. 3). Подавляющая часть лесных полос по функциональному назначению относится к полезащитным - 90,7 %, выполняют противоэрозионные функции -3,0 %, придорожные - 4,7 % и прочие насаждения - 1,6 % (прибрежные, зеленые зоны, закрепление песков).
Таблица 2
ических показателей
Метеостанция Годы Среднее Доля, %
1960-1969 1970-1979 1980-1989 1990-1999
Температура воздуха, град
Ребриха лето 18,7 18,3 18,7 19,0 18,7 101,6
зима -16,7 -16,3 -14,6 -13,9 -15,4 83,2
Ключи лето 19,6 19,4 19,7 20,7 19,8 105,6
зима -16,1 -15,8 -13,8 -12,5 -14,5 77,6
Среднее лето 19,1 18,8 19,4 19,8 19,3 103,6
зима -16,4 -15,9 -14,2 -13,2 -14,9 90,8
Осадки, мм
Ребриха лето 41,1 42,5 39,4 45,1 42,0 104,6
зима 19,8 22,0 17,6 22,5 20,5 103,5
Ключи лето 38,9 36,6 35,7 43,9 38,8 112,8
зима 10,2 12,6 11,7 14,0 12,1 137,2
Среднее лето 40,0 39,5 37,5 44,5 45,6 108,7
зима 15,0 17,3 14,6 18,2 20,1 120,3
Таблица 3
Общая характеристика защитных лесных насаждений в крае
Всего, тыс. га В том числе Породный состав
АЛМР полезащитные противо-эрозонные придорожные прочие береза тополь клен прочие
1а 23991,7 21999,8 731,4 860,8 399,7 9356,5 5486,9 3823,0 3333,3
91,7 2,9 3,7 1,7 42,7 25,0 17,3 15,0
1б 26851,6 24502,5 998,7 819,5 530,8 8410,5 10407,6 2764,7 2919,7
91,3 3,7 3,0 2,0 34,3 42,5 11,3 11,5
11а 17835,2 16539,6 319,2 809,4 167,1 5212,6 10069,8 900,7 350,9
92,7 1,6 4,5 1,2 31,5 61,2 5,4 0,9
11б 7324,3 6333,5 354,7 598,2 37,9 367,2 5688,8 146,3 132,1
86,5 4,8 8,2 0,5 5,8 89,8 2,3 2,1
111 3271,4 2589,9 30,7 610,6 40,2 294,4 2077,3 156,6 61,6
79,2 0,9 18,7 1,2 11,3 80,2 6,1 2,4
Итого 79353,9 72007,7 2435,4 3735,1 1175,7 23653,8 33745,1 7795,3 6809,0
90,7 3,0 4,7 1,6 32,9 46,8 10,8 9,5
Примечание: АЛМР - агролесомелиоративный район; 1а - сухая степь, 1б - засушливая степь, 11а - левобережная лесостепь, 11б - правобережная лесостепь, 111 - предгорная степь [11]; курсивом -доля, %.
Породная структура лесополос следующая: береза повислая произрастает на площади 23,6 тыс. га (32,9 %), тополь бальзамический - 33,7 тыс. га (46,8 %), клен ясенелистный - 7,8 тыс. га (10,8 %), хвойные породы (сосна обыкновенная и лиственница сибирская) - на площади 0,4 тыс. га и прочие древесно-кустарниковые породы занимают 9,5 % площади ЗЛН. Созданные на площади 7,8 тыс. га лесные полосы с главной породой кленом ясенелистным со временем превратились в непроходимые не-продуваемые насаждения и стали ощутимой помехой при проведении сельскохозяйственных работ.
Продолжительность эффективного влияния березы и тополя в сухой степи не превышает 45 лет [12-13]. С продвижением на север длительность их воздействия на межполосные поля возрастает. Поэтому особую тревогу вызывает возрастная структура существующих в крае лесополос, которых имеется в возрасте до 20 лет - 0,3 %, от 21 до 30 лет -2,2 %, от 31 до 40 лет - 39,9 % и старше 41 года - 57,6 %, т.е. насаждения достигают критического возраста.
Причинами быстрой деградации лесополос являются как биологические, так и антропогенные факторы. Первые обусловлены несоответствием условий окружающей среды биологическим потребностям древесной породы, что выражается в снижении продолжительности их жизненного цикла. Но на полосы существенное влияние оказывает и антропогенное воздействие (повреждение огнем от сельхозпалов, самовольная рубка, пастьба скота).
В ближайшее 10-летие половина насаждений в возрасте более 40 лет (их
Снегонакопление лесополосами ра
более 41,5 тыс. га) практически погибнут, и площадь полос сократится до 50,055,0 тыс. га. Это означает, что снизится их влияние на межполосные пространства с 82 га до 130 га. К 2035 г. площадь лесных полос в крае сократится до 3035 тыс. га, и их влияние будет незначительным. Степь становится незащищенной со всеми вытекающими негативными последствиями: пыльные бури, снижение плодородия почвы, сокращение численности населения и существенное опустынивание территории.
Исследованиями установлено [1416], что наиболее эффективными на полях являются полосы из двух-трех рядов древесной породы. Они, как правило, по конструкции относятся к продуваемым и способствуют не только более равномерному распределению снега в межполосном пространстве, но и могут обеспечивать себя, создавая небольшие сугробы внутри полосы. Особенно это свойственно сосновым и лиственничным лесным полосам (табл. 4). Под защитой лесной полосы происходит накопление снега, и его толщина составляет 30-40 см, а с учетом накопления снега у полосы - до 50 см, что соответствует 120-150 мм жидких осадков, т.е. на защищенном поле количество осадков возрастает на 60-80 мм.
Существенных различий в интенсивности накоплении снега в самих полосах из различных пород и в межполосном поле не выявлено, но все же полосы из тополя бальзамического задерживают снега больше в сравнении с полосами из вяза гладкого. Это связано с различной их с высотой, которая в полосах из тополя в сухой степи составляет 9-10 м, а у вяза - 6-7.
Таблица 4 х пород в 3 -х рядном исполнении
АЛМР Порода Расстояние между полосами, м Средняя толщина снега, см Кол-во воды, мм Доля воды от снега, %
1а тополь 300м 28,1 78,8 30,0
береза 300 24,6 68,9 26,3
1б тополь 300 32,0 90,0 22,2
тополь 200 38,4 107,5 26,5
Оптимально под защитой 1 га лесной полосы в сухой степи должно быть 2530 га пашни, в засушливой - 40-45 га. В лесостепи площадь межполосных пространств увеличивается до 50-60 га, т.е. лесистость в сухой и засушливой степях должна быть в пределах 4-5 % на сельскохозяйственных угодьях.
В соответствии с экспертными расчетами (табл. 5) в зоне сухой степи защиту почв можно обеспечить при 31-33 тыс. га ЗЛН (вместо имеющихся 24 тыс. га); в засушливой степи - 40-42 тыс. га; в лесостепи - 26,8 тыс. га; предгорной степи площадь защитных насаждений должна быть в пределах 70-73 тыс. га, т.е. для стабилизации процесса опустынивания в крае должно функционировать 140-150 тыс. га защитных лесных насаждений.
Лесная мелиорация способствует улучшению гидротермического режима почвы, сокращению более, чем в 4 раза поверхностного стока. Защитные лесные насаждения являются основой ландшафтного земледелия. Под защитой лесополос повышается средняя урожайность зерновых культур на 1823 %, технических - на 20-26%, кормовых - на 29-31 %.
В последнее десятилетие в связи с реорганизацией в сельском хозяйстве ЗЛН остались не только без лесохозяй-ственных уходов, но и превратились в бесхозные. Лесные полосы стали подвергаться зоогенному влиянию, а также воздействию сельскохозяйственных палов и самовольных рубок.
Сельскохозяйственных товаропроизводителей следует заинтересовать в
Оптимальные площади защитных лесных
деле сохранения плодородия почвенного покрова и стабилизации урожаев сельхозкультур путем перевода агро-ландшафтов в агролесоландшафты. На мой взгляд, этого можно достигнуть путем дополнительной оплаты за урожай с полей, защищенных лесными полосами в сравнении с урожаями в открытой степи. И если из дополнительной оплаты за повышенную часть урожая 50 % направить на развитие хозяйства, а половину на проектирование, создание, содержание и реконструкцию защитных лесных насаждений, то это найдет поддержку у землевладельцев.
Современное состояние степного лесоразведения в Алтайском крае не отвечает требованиям по стабилизации процесса деградации почв. Для улучшения условий окружающей среды в степи, социально-экономической обстановки и создания уверенности у сельского населения в своем будущем необходимо решить главные задачи, связанные со степной агролесомелиорацией (табл. 5):
- с учетом самых жестких требований разработать проекты создания системы ЗЛН по каждому административному району степной и лесостепной Кулунды;
- определить правовой статус защитных лесных насаждений;
- возобновить процесс создания аг-ролесоландшафтов в степи путем ежегодной посадки ЗЛН на площади не менее 1000 га; это важно не только для восполнения убыли, но и нарастания площадей в целях создания в перспективе системы защитных лесных насаждений из лесополос различного назначения.
Таблица 5
насаждений для защиты пахотных угодий
АЛМР Сельхозугодья, тыс. га Доля пашни, % Наличие древес- но-кустарни-ковой растительности, тыс. га В т.ч. ЗЛН, тыс. га Оптимальная площадь ЗЛН, тыс. га Потребность в ЗЛН с учетом замены, тыс. га Лесистость пахотных угодий, %
1а 1513,6 64,6 30,5 19,8 38,3 22,0 7,1
1б 2251,1 69,0 58,3 75,9 47,5 25,6 5,0
2а 7729,6 69,1 89,2 19,4 50,2 32,5 4,0
2б 2407,2 60,0 49,4 6,4 25,0 19,3 3,1
3 1936,9 39,4 71,8 2,8 13,2 10,5 3,0
Итого 10848,4 61,1 299,2 74,3 174,2 109,9 4,2
Экологически безопасное функционирование природных экосистем и искусственных агрофитоценозов возможно только при определенном размещении по территории пашни, лугов, пастбищ, водоемов и лесов. Улучшение природопользования в сухой степи неизменно связано как с агрономическими, так и лесохозяйственными мерами.
Таким образом, в условиях степи при глобальном потеплении климата и
воздействии постоянных юго-западных суховейных ветров вести устойчивое природопользование с сохранением плодородия почвенных горизонтов возможно только на полях, защищенных лесными насаждениями. На данной территории площадей таких насаждений должно быть в два раза больше, чем существует сегодня.
Список литературы
1. Смолянский И. Сколько в степном регионе России залежей? / Степной бюллетень. - 2012. - № 36. - С. 4-7.
2. Мордкович В.Г., Гиляров А.М., Тишков А.А., Баландин С.А. Судьба степей. -Новосибирск, 1997. - 208 с.
3. Бурлакова Л.М. Изменение функционирования экосистем и глобальные изменения биосферы (на примере Западной Сибири) // Проблемы предотвращения деградации земель Западной Сибири и осуществление государственного контроля за их использованием и охраной. - Барнаул, 1997. - С. 8-14.
4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2002 г.». - М., 2003. - 480 с.
5. Глобальные и региональные изменения климата и их природные и социально-экономические последствия. - М., 2000. - 263 с.
6. Каштанов А.Н. Защита почв от ветровой и водной эрозии. - М., 1974. - 207 с.
7. Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием (НПДБо) для Западной Сибири. - Волгоград, 2000. - 234 с.
8. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. - М., 2008. - Т. 1. - 230 с. - Т. 11. - 288 с.
9. Михайлова Л.А., Харламова Н.Ф., Михайлов Н.Н. Геоинформационная технология при изучении региональных климатических изменений // Изменения состояния окружающей среды в странах содружества в условиях текущего изменения климата. -М., 2008. - С. 96-101.
10. Харламова Н.Ф. Динамика и структура температурного режима метеостанции Барнаул // Климат, мониторинг окружающей среды, гидрометеорологическое прогнозирование и обслуживание: тез. докл. Всер. науч. конф. - Казань, 2000. - С.77-80.
11. Кукис С.И., Горин В.И. История защитного лесоразведения в Алтайском крае // Опыт полезащитного лесоразведения на Алтае. - Барнаул, 1973. - С. 13-71.
12. Долгилевич М.И. Защитные лесные насаждения в Западной Сибири // Агролесомелиорация в Западной Сибири. - Новосибирск, 1982. - С. 3-11.
13. Симоненко А.П. Полезащитные лесные полосы - основа экологического каркаса в сухостепной зоне Алтая // Агролесомелиорация: проблемы, пути их решения, перспективы. - Волгоград, 2001. - С. 26-28.
14. Ишутин Я.Н. Лесополосы в Кулундинской степи. - Барнаул, 2005. - 160 с.
15. Парамонов Е.Г., Ишутин Я.Н., Симоненко А.П. Кулундинская степь: проблемы опустынивания. - Барнаул, 2003. - 137 с.
16. Парамонов Е.Г., Ключников М.В. Почвозащитное лесоразведение на Алтае. -Барнаул, 2012. - 360 с.
THE CREATION OF FOREST AS AGRARIAN LANDSCAPES FOR ENSURING SUSTAINABLE MANAGEMENT IN KULUNDA STEPPE
Ye.G. Paramonov
Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul, E-mail: peg@ iwep.ru
For the last 50 years, the average annual temperature in the south-western regions of Altai Krai has risen by nearly 2°C, whereas the average annual amount of precipitation here has remained unchanged. Seasonal changes of air temperature are quite stable. The trees of forest belts (57,6 % out of 79,4 th.ha) are in a critical age that will bring to their disappearance in the following 10-12 years. To protect arable lands from deflation and erosion, forest belts at the area of 139 th.ha should be planted in the Kulunda steppe.
Keywords: global warming, soil degradation, forest belts, snow retention, age structure, stabilization of desertification.
