Средообразующая и защитная роль естественных лесов нижнего Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

 

БОЙКО ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ И ЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛЕСОВ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.03.03 - Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук

Волгоград—2011

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор,

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент,

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук г. Волгоград, Университетский пр., 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ

Факс: (84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации РАСХН и на
сайте www. *****

Автореферат разослан «25» ноября 2011 г. размещен на официальном сайте http://vak. *****/

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное землепользование, рост промышленного производства и населения являются факторами деградации степных и лесных экосистем, растительного и почвенного покровов, а в засушливых условиях Нижнего Поволжья – и опустынивания территории. Поэтому повышение плодородия почв, продуктивности лесов, их охрана здесь особенно актуальны.

Лесопокрытая площадь в Нижнем Поволжье равна 1,3 млн. га. Отмечена большая мелиоративная роль естественных лесов в регионе (, 1999; и др., 1984; , 2010). Вместе с лесными насаждениями естественные леса защищают урболандшафты, агроценозы от неблагоприятных климатических факторов, улучшают дизайн и условия жизни человека. Формирующиеся здесь лесные почвы мало изучены, не представлены в действующей (1977 г.) и обсуждаемой (2004 г.) классификации почв РФ. С 60-х годов ХХ в. в научной литературе указывалось на формирование лугово-лесных почв в Волго-Ахтубинской пойме (, 1962), лесных почв на Приволжской возвышенности (, 2005) и во всех природных зонах Нижнего Поволжья (, 2009). Предложено выделить категорию редких эталонов лесных почв с внесением в Красную книгу почв Волгоградской области (Кретинин Д. М., 2011).

Цель исследований – изучить эдафические условия произрастания, средообразующую роль естественных лесов в природных зонах Нижнего Поволжья, предложить проект классификации лесных почв.

Задачи исследований:

1. Установить распространение, условия произрастания естественных лесов в природных зонах Нижнего Поволжья.

2. Определить таксационные показатели лесообразующих видов и состояние естественных лесов.

3. Выявить особенности факторов почвообразования под естественными лесами.

4. Определить запас и состав лесных подстилок.

5. Отметить особенности морфологического строения лесных почв.

6. Определить основные свойства лесных почв.

7. Изучить водный режим в экотопах байрачной дубравы в полупустынной зоне.

8. Предложить классификацию лесных почв Нижнего Поволжья.

Научная новизна:

- выявлены географические и эдафические закономерности сохранения и произрастания естественных лесов в Нижнем Поволжье;

- показаны особенности проявления факторов почвообразования под естественными лесами в природных зонах Нижнего Поволжья;

- отмечены особенности морфологического строения и свойств лесных почв;

- предложена классификация интразональных лесных почв Нижнего Поволжья.

Практическая значимость работы определяется малой изученностью мелиоративной и почвообразующей роли естественных лесов. Предложенная классификация лесных почв повысит качество картографирования почв на лесопокрытой территории региона, будет стимулировать разносторонние и глубокие исследования в лесном почвоведении.

Личный вклад автора. В основе диссертации лежат собственные исследования автора, проведенные в г. г. и являющиеся составной частью разделов тематического плана исследований лаборатории почвоведения и отдела ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследований по проблеме «Разработать научно обоснованные системы мероприятий агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства территорий, обеспечивающие предотвращение деградации земель, воспроизводство плодородия почв, устойчивое развитие и экологическую безопасность сельскохозяйственного производства в условиях динамичности климата» и Комитета природных ресурсов и охраны окружающей природной среды при Администрации Волгоградской области по заданию составления «Красной книги почв Волгоградской области» в г. г.

Предложения, выносимые на защиту:

1.  Особенности местоположения и почвообразования лесных почв в ландшафтах природных зон Нижнего Поволжья.

2.  Параметры и биогеоценотическая роль лесных подстилок в различных типах леса.

3.  Особенности морфологического строения и свойств лесных почв в Нижнем Поволжье.

4.  Классификация лесных почв в Нижнем Поволжье.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы обсуждались на региональной научно-практической конференции «Большая Волга» (п. Средняя Ахтуба, 2009 г.), «Круглый стол» (ВолГУ, 2011 г.). Результаты проведенных исследований апробированы в природных парках Волгоградской области «Нижнехоперский», «Усть-Медведицкий», «Щербаковский», «Волго-Ахтубинский» для разработки мониторинга продуктивности лесов, генезиса и плодородия лесных почв.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научные работы, в том числе 1 – в реферируемом журнале по списку ВАК Минобрнауки РФ. Общий объем опубликованных работ – 2,4 п. л., из них 1,71 п. л. авторского текста, что составляет 41%.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 133 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, включает 22 таблиц, 2 рисунка, 24 фотографий. В список литературы входят 70 источников.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

На основе литературных источников изложена хронология появления лесной растительности на суше, изменения её флористического состава и формирующихся под ней типов почв по геологическим эпохам и периодам на территории ЮЧ ЕТР.

Вместе с отступлением ледника на северной части Нижнего Поволжья формируются лесостепная и степная зоны. Отмечаются чередование смены леса и степи, серых лесных и черноземных почв. В степях вместе с аридизацией климата в степной, сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья реликтовые, преимущественно лиственные, леса сохраняются лишь в долинах рек и понижениях с добавочным поверхностным и грунтовым увлажнением. Интразональные лесные почвы мало изучены и не имеют классификации.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Представлена карта природных и почвенных зон Нижнего Поволжья. В природных зонах под нагорными, байрачными, пойменными и колковыми лесами на основных экотопах заложены пробные лесные площадки и почвенные разрезы. Размер лесного участка равен 0,04 – 0,24 га.

Определение таксационных показателей и состояние лесообразующих видов проводили по (1983), физических, физико-химических и химических свойств по методическим указаниям , (1973), (1970). Математическую обработку экспериментальных данных проводили по (1985).

1.  ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ

В составе общей площади Нижнего Поволжья (342,8 тыс. км2) приведены площади земельного и лесного фондов Республики Калмыкия, Астраханской, Волгоградской и Саратовской областей, лесистость территории. Отмечено большое разнообразие природных условий произрастания естественных лесов и формирования под ними лесных почв.

Климат. Нижнее Поволжье расположено в умеренном климатическом поясе с суммой температур выше ºС. Выделенные пять природных зон относятся к зонам умеренного и недостаточного атмосферного увлажнения с изолиниями среднегодового атмосферного увлажнения ГТК на северных границах зон: 0,85 – лесостепь на выщелоченных черноземах, 0,77 – степь на обыкновенных черноземах, 0,55 – степь на южных черноземах, 0,44 – сухая степь на темно-каштановых почвах, 0,38 – сухая степь на каштановых почвах, 0,33 – полупустыня на светло-каштановых почвах, 0,22 –пустыня на бурых полупустынных почвах. Сумма атмосферных осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток от 350-500 до 57-175 мм (табл. 1).

Геология. Геологическое строение территории Нижнего Поволжья представлено отложениями различного состава, чередования и мощности. Последовательно указаны горные породы докембрийской, палеозойской, мезозойской, кайнозойской, четвертичной эры отложений, которые местами выходят на дневную поверхность, являются почвообразующими породами. Леса и почвы распространены на каменистых и песчаных отложениях.

Геоморфология. Нижнее Поволжье располагается в следующих геоморфологических областях: Среднерусская возвышенность, Доно-Донецкая равнина, Приволжская возвышенность и Прикаспийская низменность, долины рек Дона и Волги. Выделены геоморфологические районы (, 2008). Леса и лесные почвы в регионе приурочены к пониженным элементам рельефа.

Гидрология. Леса приурочены к местоположениям с добавочным поверхностным и грунтовым увлажнением. В пойме, колке и на днище балки лесные почвы гидроморфные.

Растительность. Степная и сухостепная зоны Нижнего Поволжья относятся к Среднедонской подпровинции Причерноморской (Понтической) степной провинции, а полупустынная и пустынная зоны, включая и интразональный регион Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги, к Ергенинско-Заволжской подпровинции Заволжско-Казахстанской степной провинции Евроазиатской области (, , 1980). По (2008) на территории Волгоградской области выделены пойменный, нагорно-байрачный, аренный и родниково-ольшанниково-болотный лесные азональные эколого-флористические комплексы. Экотопы нагорных и байрачных лесов распространены в лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зонах, колковые – в сухостепной зоне на Арчедино-Донских песках, а пойменные во всех зонах. В пределах типов лесов в местных условиях произрастания выделено 14 экотопов (табл. 2).

2. ПАСПОРТА УЧАСТКОВ ЛЕСА И РАЗРЕЗОВ ПОЧВЫ

Составлено 37 паспортов, в которых указаны местоположения, землепользователь, физико-географическое районирование, геоморфологическое, гидрологическое, флористические показатели, тип леса, лесообразующие и сопутствующие виды, кустарник, подрост, самосев, степень проективного покрытия лугово-степной растительности, название почвы и почвообразующей породы, меры по сохранению леса и почвы.

Таблица 1 - Экотопы естественных лесов в Нижнем Поволжье

Природная зона	Континентальность климата (К= А· 100 ) 0,33φ	Теплообеспеченность	Влагообеспеченность	Биологиче-ская продуктив-ность, балл
Σ t >10º	Основной период вегетации с t >10º, дней	Температу-ра июля	Температу-ра января	Количест-во осадков, мм	Увлажне-ние (Ку= Р ) Σα	Высота снежного покрова, см
Лесостепная	181 – 192		120-140	19,0-21,3	-10,5-13,5	350-500	0,20-0,45	50-60	55-80
Степная	177– 193	24	145-179	20,0-23,0	-5,6-13	300-400	0,20-0,37	15-40	103-126
Сухостепная	193 – 205		160-195	22,2-25,0	-2,0-12,0	250-350	0,12-0,25	10-15	59-138
Полупустын-ная	205 – 232		155-188	22,0-25,8	-3,5-14,8	100-300	0,10-0,17	10-25	10-75
Пустынная	206 – 240		165-200	24,0-26,8	-1,5-13,0	75-175	0,05-0,10	10	10-33

Таблица 2 - Экотопы естественных лесов

в Нижнем Поволжье

NN	Тип леса	N	Экотоп
1	Нагорный	1	Водораздел, выход на поверхность твёрдых горных пород
2	Водораздел, слабосточное понижение, выполненное песчаными отложениями
3	Склон водораздела, берега реки с выходом на поверхность трещиноватых пород, песчаника, песка
2	Байрачный	1	Склон балки
2	Лощина, ложбина, потяжина в вершине и на склоне балки
3	Днище балки вдоль водотока
4	Мочажина в местах выклинивания грунтовых вод, родников
3	Пойменный	1	Прирусловая пойма высокого уровня на гривах песчаных отложений
2	Прирусловая пойма в лощинах краткопоемного затопления и длительного грунтового подтопления
3	Центральная пойма на гривах, слоистых песчано-глинистых отложениях среднепоемного затопления
4	Центральная пойма в межгривных понижениях на иловатых отложениях длительного затопления
4	Колковый	1	Межбарханное слабосточное понижение по старицам водотоков на песчаных отложениях
2	Бессточное понижение на иловатых отложениях
3	Суффозионная воронка на плоской равнине

3. РОСТ И СОСТОЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

Нагорные леса. Рост и состояние дуба черешчатого различаются по 4 экотопам (табл. 2). На выпуклом водоразделе на границе лесостепной и степной зон 70-летние порослевые древостои (уч. 217) имеют II бонитет, заметно худшие таксационные показатели дуба в сухостепной зоне (уч. 226, 55). Наилучшие показатели в 300-летних древостоях на элювии карбонатных пород (уч. 206) и неудовлетворительные в 50-летних древостоях на крутом берегу Дона (уч. 219).

Байрачные леса. Хороший рост и состояние 200-летнего дуба черешчатого в степной зоне на склонах и днище балки (уч.221, 220) и 350-летнего на днище балки в полупустынной зоне (уч. 203), а так же хорошее состояние в ольшаниках, чернотополевниках (уч. 204) и ветляниках (уч.225).

Пойменные леса. Удовлетворительные показатели роста и состояния 40-летнего вяза обыкновенного в прирусловой пойме высокого уровня (уч. 208). Значительно лучше они у белотополевников в прирусловой пойме низкого уровня (уч. 18, 53, 67). В центральной пойме высокого уровня на склонах грив и в лощинах хорошие показалетнего дуба в Волго-Ахтубинской пойме (р. 82). Несколько хуже в поймах Медведицы (уч. 210), Бузулука (р. 222). Хороший рост и состояние тополя черного в пойме низкого уровня длительного затопления (уч. 133, 212).

Колковые леса. Колковые леса Арчедино-Донских песков представлены березой повислой. Насаждения молодые, угнетенные, низкобонитетные, страдают от частых пожаров (уч. 190).

4. ФОРМИРОВАНИЕ ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛКИ В ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛЕСАХ

Органогенный биогеоценотический горизонт лесной подстилки является важнейшим показателем лесных почв. В нагорных лесах, преимущественно дубравах высота Ао равна 2-4 см, запас изменяется в пределах 16,7 – 40,6 т/га (табл. 4). Эти показатели повышаются на водоразделах и понижаются на покатых склонах водоразделов и берегах рек, где активизируются процессы дефляции и смыва органических и минеральных веществ. В составе Ао преобладают фракции разложившихся органических веществ (труха размером 3-10 мм) и мелкозем размером < 3мм. Относительно мало содержится опавших листьев (8-20%). С ростом деревьев и кустарников увеличивается доля отпада ветвей (до 45%).

В байрачных лесах, также преимущественно дубравах, на склонах и днищах балок высота Ао обычно равна 4-6 см, а её запасы достигают 21,0 – 67,5 т/га. В ольшаниках (уч. 204), где повышенная влажность воздуха и почвы, листовой опад ускоренно разлагается и минерализируется. Высота Ао здесь небольшая (2-4 см), но запас довольно значительный (38,4 – 50,7 т/га).