ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2012, № 6, с. 71-78
ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*266:633.2
РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ АРИДНОГО ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЯ В РАБОТАХ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА (60-летний ОПЫТ)*
© 2012 г. М. К. Сапанов
Институт лесоведения РАН 143030 Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское E-mail: sapanovm@mail.ru Поступила в редакцию 30.01.2012 г.
Проведен обзор публикаций Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН, в которых раскрыты важнейшие механизмы функционирования искусственных лесных экосистем в процессе их развития на фоне изменяющихся природных условий, и освещены основные прикладные аспекты устойчивого защитного лесоразведения на безлесных территориях.
Экология лесонасаждений, водный дефицит, снегораспределение, акклиматизация деревьев, сохранность древостоев, изменение климата.
Защитное лесоразведение на исконно безлесных территориях имеет более чем вековую историю. Наиболее значимым является Постановление Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. "О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах Европейской части СССР". Общеизвестно, что этим Постановлением предусматривалось масштабное облесение засушливых земель.
Для научного обеспечения лесокультурных работ на трассе Государственной лесной полосы "Чапаевск - Владимировка" в северной части Прикаспийской низменности междуречья Волги и Урала в 1950 г. был организован Джаныбекс-кий стационар, который известен тем, что здесь в условиях полупустыни без полива был создан рукотворный лесной оазис [77, 78]. С тех пор на стационаре по результатам исследований опубликовано более 800 работ, среди которых достойное место занимают статьи и монографии по лесной экологии [67]. Последние публикации представлены в специальных выпусках ака-
* Работа выполнена при финансовой поддержке НШ-2807. 2012.4 и Программы ОБН РАН "Биологические ресурсы России".
демических журналов, посвященных его 60-летию: "Аридные экосистемы" (2010. Т. 16. № 5) и "Поволжский экологический журнал" (2010. № 2).
Целью настоящей работы является анализ основных публикаций стационара, в которых наиболее полно раскрыты механизмы функционирования искусственных лесных экосистем в экстремально засушливых условиях выживания и показаны возможности и способы устойчивого агролесомелиоративного обустройства исконно безлесных территорий. Это важно потому, что полученные результаты репрезентативны для большей части аридных регионов Евразии и могут в дальнейшем существенно повлиять на изменение общей концепции защитного лесоразведения.
Изучение почвенно-климатических условий.
Джаныбекский стационар - уникальный агролесомелиоративный комплекс, созданный на глинистых полупустынных почвах равнинной территории (бывшего дна Каспийского моря). Почвенный покров представлен зональными засоленными светло-каштановыми почвами с большим включением солончаковых солонцов (часто до 50%) и интразональными лугово-каштановыми почвами, расположенными в небольших и крупных локальных блюдцеобразных понижениях (западинах и падинах соответственно). Застойные грунтовые воды засолены (до 7-10 г л-1) и залегают на глу-
бине 5-7 м. В то же время под западинами и падинами образуются пресные линзы разной мощности за счет инфильтрации весенних талых вод [51]. Лесовыращивание осложнено резко континентальным климатом (среднегодовая температура воздуха 6.9 °С, летом иногда фиксируется +42 оС, зимой -38 °С) с многократным превышением испаряемости (около 1000 мм) над годовым количеством осадков (293 мм) [48]. Средняя ежегодная мощность снежного покрова 10 см.
Понятно, что в таких условиях посадить устойчивые лесные культуры достаточно сложно. Поэтому одной из основных задач стационара стало изучение водно-солевого режима всей почвенной толщи до грунтовых вод, так как именно влага и соли являются основными лимитирующими факторами, ограничивающими произрастание здесь деревьев и кустарников. У истоков этих работ стоял А.А. Роде, который был бессменным научным руководителем стационара до 1979 г. Им и его учениками были определены количественные показатели всех форм почвенной влаги на всех типах почв (полной и наименьшей влагоемкости, влажности разрыва капиллярных связей, максимальной гигроскопичности, влажности завядания растений). Выявлены основные механизмы движения воды и солей в почвогрунтах, впервые обоснованы и предложены оригинальные методы расчета десуктивного расхода растениями влаги из грунтовых вод. Оригинальным методом выявлены механизмы движения и количественные показатели парообразной влаги в почвогрунтах. Эти работы позволили и позволяют исследовать водно-солевые режимы почвогрунтов на любых опытных участках, в том числе под лесонасаждениями [1, 23, 49-51, 59].
Здесь средняя величина ежегодной весенней почвенной влагозарядки единицы площади составляет всего ~136 мм, поэтому для успешного выращивания лесных и сельскохозяйственных культур необходимо дополнительное увлажнение. Такое увлажнение окультуриваемых участков можно осуществить лишь снегонакоплением или перераспределением поверхностного стока весенней талой воды [2, 51, 59].
Ежегодными снегомерными съемками и изучением метелевого снегопереноса выявлены особенности формирования снежного покрова на целинной территории, сельскохозяйственных полях и в лесных насаждениях [16, 36]. Впервые для защитного лесоразведения обращено внимание на процесс перевевания снега. Установлено, что в большинстве случаев снежинки при метелях переносятся всего на 300-500 м. Этот механизм
определяет как снегосборную площадь, так и количество накапливаемого снега в лесополосах и защищаемых ими открытых территориях. Например, для Северного Прикаспия 1 пог. м лесной полосы в среднем может накапливать около 14 000 л воды. Именно это количество воды можно оптимально перераспределить в агролесомелиоративных системах [16, 58]. Впрочем, на современном этапе отмечается устойчивое потепление холодного периода года, вследствие чего часть осадков выпадает в виде дождя или мокрого снега, что существенно ухудшает условия метелевого снего-переноса [62].
Поверхностный приток талых и дождевых вод - не менее важный компонент дополнительного увлажнения для лесных культур. В Северном Прикаспии местом их сбора являются падины и западины. Сток талых снеговых вод в падины осуществляется раз в 4-6 лет, в западины намного чаще. Обычно это происходит при резком весеннем потеплении на фоне промерзшей почвы. Часть этой воды депонируется в виде пресных линз грунтовых вод, которые как бы плавают в засоленной воде. На стационаре в больших падинах мощность пресных линз может достигать 7-9 м, в небольших западинах 2-5 м. Эта вода частично (до 30 мм) расходуется на эвапотран-спирацию целинной травянистой и кустарниковой растительности [51, 59]. При посадке лесных культур десуктивный расход этой воды намного увеличивается (например, более 400 мм за сезон на падинах в культурах дуба черешчатого и вяза приземистого), что вызывает вторичное засоление пресных линз за счет вертикального подъема межпластовых засоленных вод. Этот механизм необратимо уменьшает влагопотребление и приводит к гибели высокотранспирирующих древо-стоев [38, 42, 56, 57].
Подробное изучение на количественном уровне механизмов круговорота воды и миграции солей в почвогрунтах позволило научно аргументировать создание устойчивых агролесомелиоративных ландшафтов на равнинных территориях, в том числе: определение соотношения открытых пространств и лесонасаждений, размеров и конструкций древостоев, ассортимента пород и схем их смешения [46, 59, 69].
Проведение лесохозяйственных работ и изучение лесонасаждений. В начале 1950-х годов скорее интуитивно, чем научно обоснованно были проведены лесокультурные работы под руководством выдающихся ученых В.Н. Сукачева, А.А. Роде, А.Ф. Большакова и их сподвижников (М.М. Абрамовой, С.Н. Карандиной, Г.В. Лин-
демана, Г.П. Максимюк, И.Н. Оловянниковой, Н.Г. Сенкевич, С.Д. Эрперт), которые в течение всей жизни не прекращали связи с Джаны-бекским стационаром. Благодаря их энтузиазму на территории стационара были созданы четыре двухкилометровые ленты участка Государственной лесной полосы "Чапаевск - Владимировка", два дендрария, чистые и смешанные культуры из разных видов деревьев и кустарников, узкополосные агролесомелиоративные системы и другие посадки [77, 78].
Интересна сама история лесопосадок. Например, по рекомендации В.Н. Сукачева для изучения широко внедряемого квадратно-гнездового способа посева желудей дуба черешчатого по методу Т.Д. Лысенко [33] на стационаре были заложены многочисленные участки, в том числе под покровом сельскохозяйственных культур. Проведенные С.Н. Карандиной и М.Н. Польским исследования показали несостоятельность основного постулата Т.Д. Лысенко о слабой внутри-, и межвидовой конкуренции при таком способе создания лесонасаждений. Было выявлено ухудшение роста и состояния сеянцев дуба в срединной части гнезда (лунки) из-за ухудшения их влагообеспеченно-сти по сравнению с опушечными особями. Была также доказана невозможность нормального роста сеянцев под покровом сельскохозяйственных культур, опять же из-за дефицита воды в почве [19-21].
В начале 1950-х годов было мало опыта лесо-выращивания и наблюдений за натурными лесными объектами, поэтому первостепенное значение было уделено закладке дендрария на падине. Всего было испытано около 200 видов деревьев и кустарников. В двух монографиях обобщены результаты акклиматизации: к 1972 г. сохранилось 120 видов деревьев и кустарников, а к 1996 г. - 98 видов [22, 69]. К настоящему времени отмечается еще большее сокращение видового разнообразия. Гибель интродуцентов обусловлена комплексом причин, в конечном итоге уменьшающих их водоснабжение: исчерпыванием и засолением пресной линзы, конкуренцией за воду на участках, спонтанно зарастающих кустарниковыми зарослями и травянистой растительностью, ухудшением климатических условий с середины 1990-х годов. Выявлено специфическое воздействие ксилофагов на древесн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.