Лес как природно оздоровительный фактор

Задерживая в лесных полосах  и на опушках значительное количество снега, что способствует поступлению  талых вод в почву, лесные полосы оказывают заметное влияние на уровень  грунтовых вод, особенно при их близком  залегании. В наибольшей степени  грунтовые воды поднимаются под  лесными полосами плотной конструкции, где снега обычно накапливается  больше всего, наименьшее влияние оказывают  продуваемые лесные полосы. Растекаясь в стороны от лесных полос, талая  вода поднимает уровень грунтовых  вод в межполосных пространствах, при этом более сильный подъем отмечается ближе к лесной полосе. Таким образом, лесные полосы постоянно  способствуют обводнению облесенной территории в целом.

Анализ величин опускания  зеркала грунтовых вод за зимний период показал, что его величина тесно коррелирует с коэффициентом  условного охлаждения почвы, являющимся частным от деления суммы среднемесячных температур ноября-марта на количество твердых осадков этого периода.

Для условий сухой степи  Западной Сибири амплитуда колебания  уровня грунтовых вод в лесоаграрном ландшафте не превышает 1 м. Максимальная величина ее характерна для участков с мощностью зоны аэрации около 2,5 м против участков с более глубоким залеганием грунтовых вод. Несмотря на определенную цикличность в изменении уровня грунтовых вод наблюдается тенденция пополнения их в системе лесных полос в сравнении с открытой степью, т.е. создание защитных лесных полос в Кулундинской степи способствует формированию положительного баланса водной территории.

Задерживая и сравнительно равномерно распределяя снег на облесенных полях, кулисные полосы способствуют уменьшению промерзания почвы. Под лесной полосой  и в межполосной клетке начинается более раннее оттаивание почвы, чем  в открытом поле. В связи с этим на защищенном поле талая вода на 10–30% больше поглощается почвой по сравнению  с незащищенным полем. Это способствует уменьшению поверхностного стока и  смыва почвы. При этом снег быстрее сходит в открытом поле и в широких межполосных клетках, чем в узких. В открытом поле в это время нижние слои еще не оттаяли, и талая вода плохо впитывается почвой, она, стекая по поверхности, вызывает смыв и размыв почвы. Быстрому таянию снега в открытом поле способствуют большая скорость ветра и большая интенсивность турбулентного перемешивания частиц ветрового потока, а также меньшее количество снега, чем на облесенном поле.

Кроме повышения урожая сельскохозяйственных культур на облесенных полях, лесные полосы оказывают влияние и на почвообразовательные процессы непосредственно  под самой полосой, а также  на прилагающие к ним полях. В  лесостепной зоне лесные полосы, способствуя  накоплению снега, снижению испаряемости и увеличению промачивания почвы, вызывают сдвиг почвообразовательного процесса в сторону формирования выщелоченного  чернозема. При этом отмечаются хорошо выраженные процессы выщелачивания.

На каштановых почвах отмечается вынос легко растворимых солей  в более глубокие горизонты почвы, а верхние горизонты обогащаются  перегноем и приобретают более  прочную структуру. На темно-каштановых почвах под влиянием лесных полос  увеличивается мощность гумусированных горизонтов, понижается горизонт вскипания.

Установлено, что процесс  улучшения солонцов и солонцеватых светло-каштановых почв под влиянием древесной растительности происходит очень медленно. Для успешного  роста лесных насаждений на таких  почвах требуется проводить плантажную вспашку, вносить 5–8 т/га гипса, 20–40 т/га перегноя. При наличии солонцов в  комплексе свыше 50% необходимо проводить  дорогостоящую и трудоемкую мелиорацию почв.

Какие профилактические мероприятия применяются для  предупреждения образования подвижных  песков?

Создание лесных насаждений на бросовых и неудобных для сельскохозяйственных производств землях позволяет возвратить их в хозяйственное использование. В качестве примера может служить  облесение песчаных земель, которые  занимают значительные площади и  представляют серьезную эрозионную опасность. Первичное закрепление  подвижных песков надежно осуществляется лесомелиоративными приемами в комплексе  с механическими защитами. После  закрепления пески могут использоваться для посева трав овощных, бахчевых и  зерновых культур, для посадки садов  и виноградников.

Леса – регуляторы ландшафтного баланса и интенсивности общего влагооборота, надежные стражи земли, главнейшие ее биопродуценты, создающие 66% всей биомассы суши. Они входят в состав биосферы как носители колоссальной энергии, при разумном использовании которой можно влиять на различные процессы, происходящие в ней. Распашка огромных территорий, вырубка лесов, изменение соотношения лесных и сельскохозяйственных угодий, водной поверхности и т.п. вызвали глубокие нарушения в естественных процессах и привели к усилению ряда стихийных разрушительных явлений, к водной и ветровой эрозии, засолению на обширных пространствах, т.е. к опустыниванию значительных территорий.

А.М. Степанов приводит данные о повышении потенциального плодородия почвы, содержании гумуса и биофильных элементов, активизации микробиологических процессов. На пашне, защищенной лесными полосами, гумуса больше на 4–13 т, азота – на 100–400 кг, фocфора – на 30–100 кг/га. Продуктивность биологизированных севооборотов в агролесоландшафтах повышает бонитет почвы на 2,5–19,3 балла, возрастает биоклиматический потенциал продуктивности облесенной пашни на 15–46%. При этом энергетическая ценность в степи больше на 476 тыс. МДж, в сухой степи – на 404 и в полупустыне – на 272 тыс. МДж. Древесная растительность, имеющая в 10–15 раз больше листовой поверхности и массы, способна поглощать на единицу площади в 3 раза больше углекислоты (18–45 т/га), чем травянистая растительность, и снижать углеродную перегрузку агроландшафта.

Наряду с агрономической ролью лесных насаждений существует и другая? не менее, а может быть и более, важная функция лесополос  – природоохранная. Лесополосы защищают почву от разрушения водой и ветром, сохраняют важнейшие режимы почвообразования, снижают запыленность воздуха, сохраняют  видовой состав птиц, зверей, насекомых  и т.д.

Интенсивность распашки земли, а также уничтожение лесов  уже привели к обеднению биосферы и снизили порог ее устойчивости. При этом усилились водная эрозия и возможность проявления пыльных  бурь, интенсивно идет засоление земель, т.е. ускорены процессы опустынивания, что, в свою очередь, ведет к снижению уровня грунтовых вод, потере естественной флоры и фауны.

В последние годы сельское хозяйство все больше уходит от ландшафтно-географического  принципа построения системы земледелия, ссылаясь на отдельные агроприемы. А ведь успех в защите почвы может быть достигнут только комплексом мероприятий с обязательным участием защитных лесных насаждений. На сельскохозяйственных землях они значительно изменяют процессы почвообразования, экологическую и биологическую емкость территории.

Почвенный покров – это  гигантская экосистема, которая оказывает  значительное влияние на всю биосферу. В почве (гумус, внутрипочвенные  вещества) удерживается огромное количество связанной энергии. При этом ее наиболее энергоемкой частью является гумус, каждая тонна которого соответствует 5х106 ккал потенциальной энергии. Вся  эта энергия поставляется почвой живому миру и человечеству, и она  не может быть заметна ничем другим. Здесь происходят весьма сложные  биохимические процессы, которые  создают благоприятные условия  для роста и развития растений и накопления биомассы.

Интенсивное воздействие  человека на почвенный покров вызывает эрозионные процессы. Активную роль в  охране почв от эрозии играют защитные лесные насаждения, которые существенно  изменяют агрохимические и физико-химические свойства почвы. Они оказывают влияние  на изменение морфологических признаков  почвенного профиля, которые связаны  с активизацией биологической аккумуляции  под лесными полосами, насыщением кальцием за счет остатков травянистых  растений и выщелачивания элементов  из почвенного профиля древесными компонентами.

В условиях Алтайского края под полезащитными лесными полосами 22–37-летнего возраста мощность горизонта А+В увеличилась на 4–7 см, глубина вскипания снизилась на 8–16 см по сравнению с пахотной почвой в середине поля. Окраска почвы под лесными полосами становится более темной, однородной. Почвенная структура улучшается, грани структурных отдельностей становятся более гладкими, почвенные карбонаты под лесными полосами – более сцементированными, белоглазка карбонатов выражена не очень отчетливо.

Защитные лесные насаждения увеличивают мощность гумусового горизонта  не только под лесополосами, но и  на прилегающих полях. Как правило, такое увеличение копирует расположение снежного шлейфа в заветренную сторону  до 100 м и более и до 50 м в  наветренную сторону от лесной полосы. В этих зонах обычно формируется  более высокий урожай, а следовательно, и растительная масса, и более мощные корневые системы растений. В связи с этим здесь все генетические горизонты почвы становятся мощнее, переходы между ними постепеннее, а окраска почвы темнее.

Выдувание глинистых частиц с незащищенных полей и отложение  их в зоне влияния лесной полосы приводят к изменению механического  состава в аккумулятивном горизонте. В горизонте А под лесными полосами происходит утяжеление механического состава в южном черноземе до 4% и в каштановой почве – до 6,2%.

Полезащитные лесные полосы оказывают определенную роль на формирование структуры почвы на прилегающих  к ним полях. На защищенных полях  наблюдается неодинаковая степень  промораживания почвы, увлажнения и высушивания, создаются неодинаковые условия для накопления гумуса. Исследованиями установлено, что на выщелоченном черноземе под защитой продуваемой лесной полосы увеличивается содержание фракций (0,25 мм) и уменьшается содержание более крупных. При этом положительное влияние складывается на расстоянии до 100 м в сторону поля. Здесь же больше содержится иловатой фракции. Увеличение количества водопрочных агрегатов установлено и в зоне влияния ажурно-продуваемой лесной полосы. В зоне защиты лесной полосы улучшается структура не только в пахотном горизонте, но и в более глубоких слоях, вплоть до горизонта АВ. Это связано с изменениями гумуса, физических и физико-химических свойств почвенного профиля, увлажненности почвы.

Накопление гумуса зависит  от возраста и ширины лесных полос. Молодые лесные полосы накапливают  гумус в незначительных количествах. С возрастом насаждений процесс  накопления гумуса проходит более активно, но до определенного предела, который  зависит от гидротермических условий  гуму-сонакопления. Содержание гумуса в южном черноземе Алтайского края в слоях 0–10; 35–45; 50–60 см составило, соответственно, в защитном лесном насаждении 4,12; 2,61; 1,83, в то время как на пашне (открытое поле) эти данные выглядели так: 3,24; 2,19; 1,65. При этом следует отметить, что наиболее интенсивное накопление гумуса происходит на черноземных почвах. Интенсивность накопления гумуса на полях, защищенных лесными полосами, определяется многими факторами: механическим составом, развитием корневых систем культурных растений, водно-физическими условиями. Установлено, что с утяжелением механического состава почвы процессы образования гумуса ускоряются. При этом подмечено, что в зоне защиты лесной полосы наблюдается более равномерное распределение корневой системы по почвенному профилю, что, в свою очередь, связано с более высоким увлажнением почвы, улучшением физико-химических свойств почвенного профиля. В зоне защиты лесной полосы по всему профилю почвы сумма гуминовых кислот увеличивается, а фульвокислот уменьшается.

Активное участие в  процессах почвообразования принимают  беспозвоночные животные (дождевые черви, многоножки, ногохвостки, клещи и  др.). Все они способствуют изменению  многих физико-химических свойств почв и их плодородия. Создание систем защитных лесных насаждений изменяет ландшафты  территории, создает новые, неизвестные  ранее. Это приводит к существенным изменениям видового состава, численности  и экологии беспозвоночных животных и микроорганизмов, видового состава  насекомых, животных и птиц. При этом одни виды животных полностью изгоняются с территории, защищаемой лесными  полосами, или предельно подавляются (узкоприспо-собленные ксерофиты – степняки), другие, наоборот, получают лучшие условия для развития и размножения (животные мезо-фильного склада), третьи перемещаются из других, иногда отдельных районов вслед за древесными насаждениями. Причина этого явления не только в улучшении микроклимата, но и в повышении гумуса в зоне влияния лесной полосы. При этом изменение численности и качественного состава почвенных животных напоминает изменение гумуса облесенного поля.

Защитные лесные насаждения оказывают заметное влияние на численность  дождевых червей. При этом происходит заметное изменение видового состава  червей в сторону типичных лесных видов, которые встречаются во влажных  биотопах. Более высокое содержание дождевых червей приходится на лиственные насаждения, в которых создаются  наиболее благоприятные условия  для их деятельности.

Численность дождевых червей меняется с возрастом лесного  насаждения, при этом увеличение количества, например, в дубовом насаждении происходит до 20–23 лет, а потом начинает уменьшаться. На их численность оказывают влияние  и виды сельскохозяйственных культур  на прилегающих полях, так как  количество и качество выбросов дождевых червей зависят от количества и характера  поглощаемых растительных остатков. Растительные остатки в пищеварительном  тракте подвергаются глубоким биохимическим  превращениям, результатом чего являются синтез гумусовых веществ и накопление биогенного кальция. Происходит улучшение  водно-физических и физико-химических свойств почвы под лесной полосой  и на прилегающих полях.

Активную роль в переработке  мертвого органического субстрата  в почве (опад, подстилка, корни и т.д.) и в процессах почвообразования играют многоножки. Значительная часть многоножек обитает в лесных полосах, а на прилегающих полях их значительно меньше. В результате жизнедеятельности многоножек происходят перемешивание и перетирание подстилки и рыхление поверхностных слоев почвы. Выбросы многоножек являются хорошим энергетическим материалом для микроорганизмов и дополнительным источником элементов питания для высших растений.