Пункт 16 Правил лесовосстановления указывает:

Содействие естественному лесовосстановлению путем минерализации почвы проводится на площадях, где имеются источники семян ценных древесных пород лесных насаждений (примыкающие лесные насаждения, отдельные семенные деревья или их группы, куртины, полосы, под пологом поступающих в рубку лесных насаждений с полнотой не более 0,6).

Минерализация почвы должна проводиться в годы удовлетворительного и обильного урожая семян лесных насаждений. Наилучший срок проведения минерализации поверхности почвы ‑ до начала опадения семян лесных древесных растений.

Работы осуществляются путем обработки почвы механическими, химическими или огневыми средствами в зависимости от механического состава и влажности почвы, густоты и высоты травянистого покрова, мощности лесной подстилки, степени минерализации поверхности почвы, количества семенных деревьев и других условий участка.

На вырубках и в насаждениях, где намечают минерализацию почвы, для оценки эффективности этих мероприятий закладывают постоянные пробные площади величиной 0,5‑1,0 га. Число их устанавливают в зависимости от размеров участков, но не менее: на площадях величиной до 10 га - одна; от 10 до 25 ‑ две; свыше 25 га ‑ три. Пробные площади разбивают на две части: одну оставляют для контроля, другую ‑ для проведения таких мероприятий, как и на всем участке. На каждой части пробной площади учитывают подрост и самосев всех пород.

Перечет самосева и подроста в возрасте от двух лет и старше проводят на учетных площадках размером 2x2 м, закладываемых рядами, через одинаковое расстояние. Число рядов (ходов) должно составлять не менее трех на каждой пробной площади. Общее количество площадок ‑ не менее 25 штук.

Данные учета заносят в учетные карточки, которые служат основанием для заполнения ведомости участков, назначенных для содействия естественному возобновлению, и тетради (книги) учета площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению.

Кроме вырубок, содействие естественному возобновлению может производиться под пологом леса. Минерализацию почвы для содействия естественному лесовозобновлению проводят в древостоях с сомкнутостью крон не более 0,6 и в тех местах, где нет подроста. В еловых древостоях минерализация почвы осуществляется за 7‑10 лет до рубки, а в сосновых ‑ за 3‑5 лет. В чистых хвойных древостоях почву минерализуют в конце лета и осенью, в смешанных древостоях с участием лиственных пород в составе более 0,1 ‑ поздней осенью после опадения листьев.

Древостои, в которых проведена минерализация почвы для содействия возобновлению, подлежат рубке в зимний период.

Минерализацию почвы не проводят на вырубках с относительно плодородными, а также мокрыми почвами.

Размер обработанной площади под пологом леса должен составлять не менее 15‑20% площади участка, на вырубках ‑ 30%.

Способы и технические средства для удаления напочвенного покрова выбираются в зависимости от типов древостоя, условий их произрастания, степени задернения, типа почвы, ее влажности и плотности и т.д.

На вырубках с сухими и свежими песчаными, супесчаными почвами в группах типов леса сосняки лишайниковые, вересковые и брусничные минерализация почвы для содействия естественному возобновлению сосны осуществляется полосами шириной 20‑30 см на глубину 5‑7 см. На незадернелых 1‑3-летних вырубках со свежими и влажными супесчаными и легкосуглинистыми почвами в группах типов леса сосняки и ельники сложные и черничные минерализацию почвы производят полосами шириной не менее 1 м на глубину 7‑9 см. На вырубках с суглинистыми и тяжело-суглинистыми сырыми и влажными почвами в типах леса сосняки долгомошные и ельники чернично-мелкотравные и приручьевые минерализацию почвы на вырубках производят путем напашки пластов мощностью 10‑20 см. Расстояние между минерализованными полосами или пластами должно составлять 2‑5 м.

Для минерализации почвы на вырубках и под пологом леса применяются специальные покровосдиратели ‑ сеялки, культиваторы и плуги.

На свежих вырубках в кисличных и близких к ним типах леса рекомендуется неглубокое рыхление с удалением напочвенного слоя и подстилки до поверхности гумусного горизонта, выполняемое с помощью лесных плугов ПКЛ-70, ПЛП-135, ПЛ-1 и др. При обработке плугами ПКЛ-70, образующими ширину минерализованной полосы 1,4 м, борозды прокладывают через 2‑4 м, а при обработке плугами ПЛП-135, создающими минерализованную полосу шириной 2,7 м - через 5‑6 м. На площадках с влажными и сырыми почвами (с избыточным увлажнением) минерализацию почвы совмещают с осушительными мероприятиями, прокладывая через 10‑30 м сеть борозд. Для этого используют плуги-канавокопатели ПКЛН-500, канавокопатели ЛКА-2М и ЛКН-600 и даже экскаваторы ТЭ-3М, Э-304В, Э-5015 и др. Данную технику рекомендуется использовать на долгомощных, сфагновых, таволговых, ланцетовейниковых и др. типах вырубок с переувлажненными почвами.

Указанные плуги в большинстве случаев используют по своему основному назначению - для подготовки почвы на вырубках и под пологом леса, при искусственном лесовосстановлении и на мелиоративных работах. Более подробно о них будет сказано далее. Чаще, при минерализации почвы с целью содействования естественному возобновлению, используют различного вида покровосдиратели, рыхлители, культиваторы и фрезы. Данные орудия производят рыхление с одновременным перемешиванием подстилки и верхнего минерального горизонта полосами шириной 0,5‑2,0 м на глубину 5‑10 см. Расстояние между разрыхленными полосами в зависимости от успешности естественного возобновления составляет на вырубках 2‑4 м, а под пологом леса - 3‑6 м. Расстояние между разрыхленными полосами b также можно рассчитать, используя формулу:

где B – ширина захвата агрегата;

k м – коэффициент минерализации, принимаемый для обеспечения получения достаточного количества подроста основных пород (10‑20 тыс. шт. на 1 га) равным k м =0,25‑0,30 площади с неудовлетворительным естественным возобновлением;

k ро – коэффициент, учитывающий степень минерализации в обрабатываемой полосе в зависимости от типа рабочих органов орудий и принимаемый равным: 1,0 – для плужных корпусов; 0,5‑0,6 – для машин с дисковыми рабочими органами при односледном проходе и соответственно 0,7‑0,8 и 0,9‑1,0 – при двух- и трехследной обработке;

k дв – коэффициент, учитывающий характер движения орудия, принимаемый при полосной обработке равным 1,0, а при перекрестной 1,85.

Якорный покровосдиратель ЯП-1 (рис. 2.1) предназначен для подготовки почвы на нераскорчеванных вырубках и под пологом леса путем сдирания растительного покрова до поверхности гумусного горизонта. Он представляет собой две безразмерные секции якорного типа, соединенные цепью. Первая секция более легкая и имеет форму неправильной шестигранной пирамиды, к основанию которой приварены рабочие органы в виде лап. Вторая секция более тяжелая и имеет продолговатую челнокообразную форму, посредине основания которой приварены рыхлительные лапы. При работе якорного покровосдирателя лапы передней секции сдирают напочвенный покров, а лапы задней секции рыхлят минеральный грунт на глубину 4‑5 см. Агрегатируется ЯП-1 с тракторами ТДТ-55, Онежец-300, ТЛТ-100, ТДТ-44 или ЛХТ-55, к которым он присоединяется цепью.

Рис. 2.1. Якорный покровосдиратель

На нераскорчеванных вырубках с числом пней до 800 шт. на 1 га, захламленных порубочными остатками, валежником, камнями, а также на пустырях и гарях используют покровосдиратели-рыхлители (рис. 2.2) РЛ-1,8 и ПЛ-1,2, агрегатируемые с тракторами Онежец-300, ТЛТ-100, ТДТ-55, ЛХТ-55, Т-100М и др. Они предназначены для сдирания лесной подстилки и мохового покрова с одновременным рыхлением почвы полосами с целью содействия естественному возобновлению. Рыхлитель РЛ-1,8 состоит из рамы с консолями и прицепом, вала с двусторонним кронштейном, рабочих органов в виде зубьев, двух колес с упорами, стопорного и блокирующего механизмов. В задней части рамы установлена ось с кронштейнами, в которые вставляются долотообразные зубья. На концах оси закреплены колеса с упорами и полукруглыми пазами. При транспортировке орудия на дальние расстояния в пазы вставляют заглушки, которые придают колесам нормальную круглую форму. При движении агрегата зубья заглубляются в почву и рыхлят ее. При встрече с непреодолимым препятствием или при забивании зубьев валежником стопорный механизм освобождает колеса, и они начинают поворачивать ось с зубьями на 180°, после чего второй ряд зубьев занимает рабочее положение, а стопорный механизм снова стопорит колеса. Таким образом, зубья рыхлителя как бы «перешагивают» через препятствия. Аналогичное устройство и принцип работы имеет покровосдиратель лесной ПЛ-1,2.

Рис. 2.2. Лесной покровосдиратель

Широкое распространение для минерализации почвы на вырубках получили дисковые орудия: рыхлитель лесной РЛД-2, дисковый культиватор ДЛКН-6/8, покровосдиратель дисковый ПДН-1, культиватор бороздной КЛБ-1,7 (основное назначение - уход за культурами, посаженными в дно борозд). Устройство и принцип воздействия рабочих органов на почву у них во многом схож. В дисковых орудиях применяются сферические цельнокройные или с вырезными краями (чаще) диски, установленные под углом атаки до 45°. Диски составляют в батареи, насаживая их на квадратную ось и устанавливая между ними подшипниковые катушки, обеспечивающие кроме строго выдержанного расстояния между дисками, вращение в подшипниках (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Дисковый покровосдиратель

У рыхлителя РЛД-2 (рис. 2.4) батарея состоит из двух дисков. Батареи располагают по следам гусениц трактора, что предохраняет дисковые батареи от ударов, т.к. тракторист выбирает направление движения, исключающее наезды гусениц на пни. Кроме того, предохраняет батареи от поломок применение подпружиненных стоек, позволяющих дискам отклоняться при встрече с пнями или корнями. Предохранительные пружины имеют такие орудия, как ПДН-1 и КЛБ-1,7. У последних орудий предусмотрена регулировка угла атаки дисков за счет поворотных устройств, состоящих из подвижных и неподвижных плит, фиксируемых болтами в регулировочных отверстиях. У этих орудий также предусмотрена регулировка глубины хода до 10‑12 см за счет использования балластных ящиков.

В покровосдирателе ПДН-1 сферические диски устанавливаются на балансирах и располагаются по схеме «елочка», при этом передние и задние диски перекрывают друг друга в поперечной плоскости. Балансирная подвеска позволяет дискам копировать микрорельеф и обеспечивает высокую степень минерализации почвы. В средней части рамы орудия перед дисками шарнирно установлена подпружиненная рыхлительная лапа, которая отклоняется при встрече с препятствием. С помощью балластного ящика, закрепленного на задней части рамы, производится регулировка глубины обработки до 12 см.

Рис. 2.4. Рыхлитель лесной дисковый РЛД-2:

1 – диск батареи; 2 – стойка; 3 – предохранительная пружина; 4 – рама; 5 – навеска; 6 – высевной барабан; 7 – вал; 8 – фрикционный привод; 9 – пружина

При полосной обработке почвы участки, отводимые под содействие естественному лесовосстановлению посредством минерализации почвы, разбиваются на гоны. Целесообразно длину гона принимать не менее 200 м, а ширину - не менее 100 м. При меньших размерах участков значительная часть времени тратится на холостые переезды в конце гонов.

В багульниковых и сфагновых сосняках для фрезерования торфа с одновременной прикаткой для капиллярного поднятия влаги используют болотные фрезы ФБН-0,9 и ФБН-1,5. На свежих и слаборазвитых вырубках с числом пней до 600 шт./га при содействии естественному возобновлению используют лесную фрезу ФЛУ-0,8 (рис. 2.5). Устройство указанных фрез схожее, при этом фреза ФЛУ-0,8 унифицирована с фрезой ФБН-1,5. Основными узлами фрезы являются: рама с навесным устройством, карданная передача, конический и цилиндрический редукторы, фрезерный барабан, грабельная решетка, механизм регулировки глубины обработки и защитный кожух.

Рис. 2.5. Схема фрезы ФЛУ-0,8:

1 – навесное устройство; 2 – защитный кожух; 3, 4 – конический и цепной редукторы; 5 – регулировочные отверстия механизма заглубления; 6 – грабли; 7 – фрезерный барабан; 8 – ограничительный полоз; 9 – шарнир ограничительного полоза; 10 – рама; 11 – карданная передача

Рабочим органом фрезы является фрезерный барабан. Он содержит ведущие и ведомые диски, которые взаимодействуют между собой через фрикционные прокладки. К каждому ведомому диску крепится восемь Г-образных ножей: четыре правых и четыре левых. Ведомые диски с ножами сидят на валу свободно, а ведущие диски с фрикционными накладками установлены на валу на шлицах. Ведомые и ведущие диски прижимаются рабочими поверхностями друг к другу с помощью пружин. Передача вращения ведомым дискам при помощи фрикционов позволяет им проскальзывать на валу барабана при встрече с непреодолимыми препятствиями в виде пней, камней, крупных корней, порубочных остатков и т.д., и тем самым обеспечивать предохранение ножей от поломок. Момент срабатывания фрикционов регулируют сжатием пружин посредством двух регулировочных гаек, расположенных по бокам фрезерного барабана. Глубина обработки фрез ФБН-0,9 и ФБН-1,5 составляет до 20 см, а фрезы ФЛУ-0,8 - до 16 см.

При движении трактора с включенным валом отбора мощности фрезерный барабан вращается, и его Г-образные ножи измельчают почву и корни диаметром до 4 см, отбрасывая измельченную массу на грабельную решетку, которая дополнительно дробит крупные фракции дернины. Растительные остатки и крупные фракции задерживаются решеткой и остаются в нижней части обработанного слоя почвы, а мелкие фракции проходят сквозь решетку граблей и засыпают обработанный слой сверху. За один час работы фреза может проходить до 3 км.

Следует отметить, что содействие естественному возобновлению может быть успешным тогда, когда будет обработано 15‑25 % площади вырубки. Поскольку минерализация почвы - процесс трудоемкий, к нему следует прибегать при достаточном количестве налета семян от семенников или стены леса. При наличии обсеменителей с урожаем не ниже среднего почва должна обрабатываться на расстоянии не более чем в 100 м. В лиственных насаждениях почву обрабатывают после опадения листвы. Назначая обработку почвы орудиями для содействия естественному возобновлению, следует учитывать процент минерализации, полученный при заготовке древесины (сдирание подстилки машинами и перемещающимися деревьями и хлыстами). После появления самосева на минерализованных полосах необходимо систематически проводить за ним уход. С учетом этого может оказаться, что затраты на содействие естественному возобновлению могут приближаться к стоимости создания лесных культур. В этом случае возможно целесообразнее при отсутствии дефицита трудовых ресурсов перейти на искусственное возобновление леса.

Уже в процессе обработки почвы на лесокультурной площа­ди происходит механическое поранение верхних почвенных сло­ев, в результате чего с поверхности удаляются растения и их остатки и обнажается минеральная часть почвы и даже почвогрунта. Такого рода качественно изменённая поверхность лесо­культурной площади даже в случае частичной обработки почвы может становиться существенным препятствием для продвиже­ния огня при низовых пожарах.

В условиях сухих боров повышенная густота посадки культур сосны и повышенная густота стояния являются необходимым биологическим свойством боровых сосняков. Однако при этом происходит концентрация отмершего органического вещества (хвои, веточек, чешуек коры, т.е. опада), дающего пищу огню при низовом пожаре. Поэтому предупредительным мероприятием против пожаров внутри насаждений сухого бора являетсярыхле­ние междурадий, в результате которого неразложившаяся сухая подстилка и опад, перемешиваясь с минеральными частицами почвы, теряют огнеопасные свойства и быстрее разлагаются. Та­кое рыхление желательно проводить через 2–3 года. Если же в период между рыхлением возникает беглый пожар, то действие его и последствия менее опасны (Шмидт, 1948).

Осуществляя минерализацию почвы путём рыхления между­рядий, опашки молодняков сосны, а также путём прокладки минерализованных полос и противопожарных канав, фактически проводят работу по созданию простейших противопожарных ба­рьеров. Их функционирование надо рассматривать как действен­ный приём профилактики тушения лесных пожаров.

Минерализованные полосы – это очищенные от лесных горю­чих материалов до минерального слоя почвы или обработанные почвообрабатывающими орудиями или иным способом линейные участки территории. Основное назначение – задержи­вать распространение низового пожара или служить опорной линией при отжиге и пуске встречного огня. Минерализованные полосы – это участки территорий, с которых удалены практи­чески все группы наземных лесных горючих материалов. Они яв­ляются основным профилактическим мероприятием, направлен­ным против проникновения огня на лесокультурные площади. Минерализованные полосы могут быть самостоятельным проти­вопожарным барьером или входить в состав более сложного про­тивопожарного барьера в качестве его элемента.

Минерализованные полосы можно создавать почвообрабатыва­ющими орудиями общего и специального назначения – плугами ПКЛ-70, ПЛП-135, сельскохозяйственными плугами, лесными фрезами, бульдозерами, специальными тракторными полосопро-ювдывателями ПФ-1, тракторными и ручными грунтомётами. Вид орудия определяется в каждом конкретном случае. Образуются ми­нерализованные полосы и при трелёвке древесины по трелёвоч­ным волокам, проложенным в насаждениях при проведении рубок ухода, что необходимо учитывать и использовать при разработке плана прокладки минерализованных полос. Действующими прави­лами по охране лесов от пожаров установлена только минимальная ширина защитной минерализованной полосы – 1,4 м. Она создаёт­ся за один проход двухотвального плуга ПКЛ-70.

Минерализованная полоса может «работать», т. е. задерживать продвижение низового огня только до накопления на её поверх­ности нового слоя горючих материалов. Поэтому необходимо пре­дусматривать проведение систематического ухода за минерализо­ванными полосами, их подновление и восстановление. Обычно, если минерализованная полоса создана весной, уход за ней про­водят осенью, а на следующий год - весной и осенью.

Количество уходов зависит от местных лесорастительных усло­вий и способа создания полос; может быть достаточным и один уход за пожароопасный сезон. При уходе используются те же ору­дия, которыми устраиваются полосы. Например, уход за полоса­ми, созданными плугом ПКЛ-70, можно делать дисковыми лес­ными культиваторами. При разработке генпланов противопожар­ного устройства лесов определяется общая потребность в минера­лизованных полосах по лесничествам и в целом по предприятиям.

Противопожарные канавы устраиваются для защиты ценных лесов от возможных подземных (торфяных) пожаров. Противопожарные канавы прокладывают по границам торфяников, на их территории и в насаждениях с заторфованными почвами; глуби­на канав – до минерального слоя грунта или до уровня грунто­вых вод. Роль противопожарных канав выполняют и осушитель­ные каналы при условии, если они заполнены водой. Сеть проти­вопожарных канав должна быть, как правило, замкнутой, чтобы не оставалось мест для прохода огня через слой торфа.

Находящиеся на территории лесфонда торфоперерабатываю-щие предприятия обязаны отделять эксплуатационную площадь торфяного месторождения от окружающих лесных массивов про­тивопожарным разрывом шириной 75–100 м. По внутреннему краю разрыва (от торфопредприятия) прокладывается водоотводящий канал, размеры которого (ширина по дну, по верху и глубине) определяются специальным проектом.

Противопожарные канавы прокладываются кана­вокопателями (при небольшой мощности торфяного слоя), экс­каваторами – на более мощных торфяниках, взрывным способом. Взрывные работы допускаются только при условии полного со­блюдения «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ» и выполняются, как правило, специализированными орга­низациями. Глубина канав или каналов, прокладываемых в один проход плужными канавокопателями, составляет 0,6–1,2 м (в зави­симости от марки канавокопателя); ширина по дну – 0,2–0,4 м; ширина по верху – 1,5–2,8 м.

^ 9.2 Минерализация поверхности почвы

Минерализацию поверхности почвы проводят при наличии обсеменителей с целью создания благоприятных условий для прорастания семян и выживания всходов под пологом поступающих в рубку насаждений с полнотой не более 0,6, на вырубках и прогалинах путем обработки почвы механическими, химическими или огневыми средствами в зависимости от механического состава и влажности почвы, густоты и высоты напочвенного покрова, мощности подстилки, степени минерализации поверхности почвы во время лесосечных работ, количества обсеменителей и других условий участка. Доля минерализованной поверхности должна составлять не менее 30% от площади всего участка. Плужные и фрезерные полосы должны располагаться не ближе 5 м от обсеменителей или 2-3 м - от групп сохранившегося подроста и тонкомера.

Оптимальный срок проведения минерализации поверхности почвы

В год плодоношения в конце лета или осенью, а в отдельных случаях – ранней весной следующего года с од­новременной заделкой семян, выпавших в осенне-зимний период.

Минерализацию почвы необходимо проводить в семенной год с урожаем семян не ниже третьего балла.

Древостои, под пологом которых, после минерализации поверхности почвы появился самосев главных пород, подлежат рубке в период, когда обеспечивается его наибольшая сохранность.

^ 9.3 Огораживание вырубок

При опасности повреждения молодых деревьев домашними и

дикими животными участки с естественным возобновлением леса следует

огораживать со всех сторон или в местах прогона скота.

^ 9.4 Оставление обсеменителей

Оставление семенников (деревьев и куртин) - обязательная лесоводственная мера при отводе и разработке лесосек как важнейшее условие обеспечения возобновления, но в план содействия естественному возобновлению леса, как самостоятельный вид мероприятий, не включается. Размещение и количество оставляемых обсеменителей определяется региональными руководствами (наставлениями), правилами рубок в лесах Казахстана (2005г).

Количество обсеменителей (указывается в лесорубочном билете), оставляемых на лесосеке, их расположение и конфигурация зависят от биологических особенностей древесных пород, условий произрастания, способов трелевки, ширины лесосек наличия подроста и т. д. Семенники должны быть ветроустойчивыми, обильноплодоносящими, с хорошей формой ствола, без наследственных пороков.

На крупных вырубках, где исключен налет семян с прилегающих лесов и когда это выгодно экономически, целесообразно оставлять обсеменители: семенники отдельностоящих ветроустойчивых деревьев сосны, лиственницы, кедра по 15-30 шт/га; семенные группы 5-10 шт/га (в группе 3-6 сосен, лиственниц, кедров и иногда елей); семенные куртины – участки леса площадью 0,1-0;5 га квадратной, прямоугольной или иной формы (на лесосеках шире 200 м); семенные полосы – участки леса в форме вытянутых полос шириной 20-25 м. Рекомендуется отводить еловые куртины размером 40 X 50 м при отсутствии избыточного увлажнения и 60 X 60 м на сырых почвах (на расстоянии 100-150 м одна от другой).

^ 9.5 Дополнение вырубок

На вырубках с количеством самосева, сохраненного подроста и тонкомера, недостаточным для успешного естественного возобновления леса, возможна дополнительная посадка сеянцев и саженцев. При этом количество посадочных мест не должно превышать 25% от принятой нормы

для сплошных лесных культур в данных условиях.

Результаты проведенных мер содействия естественному возобновлению леса оцениваются в соответствии с действующей технической документацией, утвержденной уполномоченным органом. Составляются перечетная ведомость проведенных мер содействия естественному возобновлению леса, которая является приложением к «Акту технической приемки площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению леса». Документ вводится после проведения работ и учитывает проведенные меры содействия естественному возобновлению леса. Акт техприемки проведенных мер содействия ЕВ вводится при приемке площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению леса. Он отражает выполнение намеченных мероприятий в целом и по отдельным критериям.

10 Защитное лесоразведение

^ 10.1 Неблагоприятные природные явления, их краткая характеристика

Климат на территории Казахстана характеризуется двумя важнейшими особенностями: малым количеством атмосферных осадков и обилием тепла и света в период вегетации сельскохозяйственных растений. Несоответствие между количеством тепла и влаги увеличивается с севера на юг республики.

Расположение южных районов равнинного Казахстана в довольно низких широтах придаёт климату аридный характер, вследствие чего здесь развиты пустынные ландшафты. К северу аридность смягчается и пустынные ландшафты сменяются полупустынными, затем степными и на самом севере – лесостепными.

Вместе с континентальностью климата на территории республики увеличивается частота и сила таких неблагоприятных климатических явлений для сельского хозяйства как засуха, суховеи, пыльные бури, холодные и метелевые ветры.

^ Под засухой следует понимать неблагоприятное сочетание гидрометеорологических условий, приводящее к сухости воздуха и почвы, при котором в организме растений происходит нарушение водного баланса, вызывающее резкое снижение или полную гибель урожая. Засуха может быть почвенная, атмосферная и общая.

^ Почвенная засуха заключается в истощении запасов воды в почве. Причины почвенной засухи – отсутствие осенних осадков, сдувание снега с полей, большой поверхностный сток талых и ливневых вод, недостаток осадков в весенне-летний период, нарушение агротехники выращивания сельскохозяйственных культур, избыток солей в почве, вызывающие физическую сухость почвы.

^ Атмосферная засуха заключается в недостатке влаги в атмосфере. Чаще всего она наблюдается при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. К атмосферной засухе относятся периоды с температурой свыше 25°С и относительной влажностью воздуха менее 20%. При этом у растений резко повышается расход влаги на транспирацию, продуктивность использования влаги уменьшается, а корневая система не успевает обеспечивать подачу воды из почвы. Атмосферная засуха является неизбежным следствием континентального климата.

Сочетание почвенной и атмосферной засух называется общей засухой. Наиболее губительной бывает засуха, сопровождаемая суховеями.

Суховеем называется комплекс метеорологических условий, обуславливающих высокую испаряемость. Различают слабые и сильные суховеи. Слабые суховеи бывают при скорости ветра 5 м/с, относительной влажности воздуха ниже 20% и температуре воздуха более 25°С. Сильные суховеи наблюдаются при скорости ветра свыше 8 м/с, относительной влажности ниже 20% и температуре воздуха более 30°С. Суховеи могут продолжаться несколько дней подряд.

Возникновение суховеев раньше объясняли поступлением сухих воздушных масс из пустынь и полупустынь. В настоящее время их возникновение объясняется интенсивным движением воздуха по периферии устойчивого антициклона, в центре которого обычно наблюдается жаркая погода.

Пыльными или чёрными бурями называется процесс разрушения и переноса верхних горизонтов почвы сильными ветрами. Возникают они при различных скоростях ветра: на лёгких супесчаных почвах при скорости ветра 10-12 м/с, а на связных – при 12-15 м/с. Почвы, содержащие в своём составе более 50% агрегатов размером менее 1 мм, считаются эрозионноопасными.

Чёрные бури наблюдаются чаще в мае-июне, когда почва на полях ещё слабо покрыта растительностью. Возникают они в дневные часы и длятся от одного до трёх часов. Число дней с пыльными бурями, особенно в Северном Казахстане, может за год достигать 60 и более. Наиболее разрушительные чёрные бури, охватывающие иногда большие пространства степной зоны, повторяются через каждые 5-10 лет.

Метелевые и холодные ветры также являются отрицательными природными явлениями.

Метелевые ветры сдувают снег с возвышенных мест, ветроударных склонов, а иногда и с ровных полей в балки и овраги. Нередко вместе со снегом с полей выдуваются и почвенные частицы.

При выдувании снега с полей возрастает вероятность вымерзания озимых культур и трав, уменьшается поступление влаги в почву, создаются предпосылки для возникновения почвенной засухи.

Холодные ветры в зимнее время иногда вызывают вымерзание сельскохозяйственных культур, а также подмерзание деревьев и кустарников в садах и лесных насаждениях. Весной холодные ветры вызывают повреждение растений, задерживают их вегетацию, способствуют формированию местных заморозков.

Для снижения отрицательного влияния вышеперечисленных неблагоприятных природных явлений из всех средств, которыми в настоящее время располагает сельское хозяйство, наиболее эффективным и экономически доступным является использование различных видов защитных лесных насаждений.

^ 10.2 Виды защитных лесонасаждений

Лесомелиоративные насаждения, особенно в комплексе с другими мерами, хорошо защищают почву от эрозии, повышают влажность полей, ослабляют вредное влияние засух, суховеев и пыльных бурь. Урожайность сельскохозяйственных культур и валовый сбор зерна и других продуктов на полях, защищённых лесными полосами выше, чем на открытых, не только в годы засух, но и в благоприятные годы. Кроме того, лесомелиоративные насаждения надёжно защищают сельскохозяйственные территории от разрушения смывом и размывом.

Очень важное значение имеет выращивание лесных насаждений по берегам рек, озёр, водоёмов, вокруг балок и оврагов, вдоль железнодорожных и шоссейных дорог для защиты их от заносов снегом и песком, а также создание лесных насаждений для закрепления и хозяйственного освоения песчаных массивов.

Лесомелиоративные мероприятия по защите почвы от ветровой и водной эрозии и улучшению микроклимата предусматривают создание высокоэффективных систем контурно-мелиоративных насаждений водосборных площадей, целесообразно размещённых по территории землепользования с учётом рельефа местности и состояния почвенного покрова. Эта система включает следующие виды защитных лесонасаждений:

А) полезащитные лесные полосы шириной 9-12 м; их размещают на пашне в условиях равнины и на водоразделах для защиты полей от вредного действия суховеев, метелей и ветровой эрозии;

Б) водорегулирующие лесные полосы шириной до 15 м; их размещают на пахотных склонах для регулирования поверхностного стока, уменьшения водной эрозии почвы, улучшения микроклимата полей;

В) прибалочные и приовражные лесные полосы шириной 15-21 м вдоль балок и оврагов и овражно-балочные лесные насаждения внутри балок и оврагов для регулирования поверхностного стока воды, прекращения водной эрозии, хозяйственного использования непродуктивных земель, улучшения микроклимата на прилегающих полях.

Кроме этих основных для сельскохозяйственных полей видов мелиоративных насаждений, имеются и другие, учитывающие специфику защищаемой территории:

А) лесные полосы на орошаемых землях вдоль оросительных и водосбросных каналов для уменьшения испарения воды, понижения уровня грунтовых вод, защиты полей от суховеев и пыльных бурь;

Б) лесные полосы и насаждения на пастбищных землях для повышения продуктивности пастбищ и защиты животных от ветра и зноя;

В) кулисные и массивные лесные насаждения на неиспользуемых в сельском хозяйстве разбитых песчаных почвах для закрепления песков, превращения их в продуктивные земли;

Г) лесные полосы вдоль дорог для защиты от заноса снегом и песком;

Д) защитные и декоративные насаждения в сельских населённых пунктах и вокруг них для оздоровления окружающей среды;

Е) лесные насаждения на отвалах горных выработок для их рекультивации.

Правильно созданная система контурно-мелиоративных насаждений во взрослом состоянии представляет собой своеобразное устройство, которое при постоянно меняющихся погодных условиях автоматически регулирует их, сохраняя почву от ветровой и водной эрозии, улучшая микроклимат полей и в целом весь агроландшафт. Всё это придаёт лесомелиорации важное значение в решении проблемы охраны природы и улучшения природных условий сельскохозяйственного производства.

^ 10.3 Конструкции лесных полос

Защитные лесные насаждения в большинстве случаев представляют собой систему лесных полос, влияние которых на микроклимат, почву, гидрологические процессы и урожай сельскохозяйственных культур зависят от их конструкции.

Под конструкцией лесных полос понимается степень и характер их ветропроницаемости. Конструкция определяется соотношением в профиле полосы просветов и плотных (непродуваемых) участков.

Для успешного выполнения своего основного назначения в различных почвенно-климатических условиях лесным полосам придают соответствующую конструкцию – плотную (непродуваемую), умеренно-ажурную, ажурную, ажурно-продуваемую и продуваемую (табл.10.1)

Лесные полосы плотной конструкции состоят из деревьев всех ярусов и кустарников, при большой густоте их размещения и без просветов по всему вертикальному профилю. Ветровой поток обычно не проходит сквозь такую полосу, а обтекает её сверху.

Полосы умеренно-ажурной, ажурной и ажурно-продуваемой конструкций создаются также из деревьев разных ярусов и кустарников, но менее густые, с мелкими просветами по вертикальному профилю.

Таблица 10.1- Конструкции лесных полос

Конструкции	Ветропроницаемость в летний период, %
	между стволами	в кроне
Плотные	0-10	0-10
Умеренно-ажурные	15-20	15-20
Ажурные	25-35	25-35
Ажурно-продуваемые	60-70	15-30
Продуваемые	60-70	0

Полосы продуваемой конструкции отличаются обычно одним ярусом деревьев и отсутствием кустарникового подлеска, вследствие чего такие полосы легко проницаемы для воздушных потоков в нижнем приземном слое. В нижней части между поверхностью почвы и кронами деревьев имеются 1,5-2 м просветы.

^ 10.4 Полезащитные лесные полосы

Размещение полезащитных лесных полос. К размещению полезащитных лесных полос предъявляют требование – обеспечить максимальную защиту почвы и посевов сельскохозяйственных культур от ветровой эрозии, суховеев и сильных ветров при минимальной занятости пахотных земель под насаждения.

Система полезащитных лесных полос состоит из основных и вспомогательных полос продуваемой или ажурной конструкций.

Основные (продольные) полосы выполняют главную защитную роль и их размещают перпендикулярно к господствующим наиболее вредоносным ветрам в данном районе.

На полях сложной конфигурации допускается отклонение продольных лесных полос от этого направления, но не более, чем на 30°.

Вспомогательные или поперечные лесные полосы создаются перпендикулярно к продольным с целью ослабления влияния вредоносных ветров, имеющих одинаковое направление с основными полосами.

Расстояния между основными лесными полосами устанавливают в зависимости от почвенных условий и не должны превышать:

На лугово-чернозёмных и выщелоченных чернозёмах – 500 м;

На обыкновенных и южных чернозёмах – 450 м;

На тёмно-каштановых почвах – 300 м;

На типичных каштановых почвах – 250 м;

На светло-каштановых почвах – 200 м;

На серозёмных почвах – 300 м;

На степных супесчаных почвах – 300 м.

Что касается расстояния между вспомогательными (поперечными) полосами, то оно с учётом производительного использования сельскохозяйственной техники устанавливается в пределах 1500-2000 м.

При таком размещении лесных полос пахотная площадь будет разбита на прямоугольные клетки, окаймлённые зелёными лентами.

Для проезда тракторов с прицепными орудиями и автомашин в местах пересечения основных и поперечных полезащитных лесных полос оставляют разрывы шириной 20-30 м. Кроме того, для этих же целей в продольных лесных полосах через каждые 500-700 м делают разрывы шириной до 10 м.

В степных районах Северного и Западного Казахстана наиболее высокими мелиоративными и защитными свойствами обладают 2-х и 3-рядные основные полезащитные полосы с шириной междурядий 3-4 м. С ухудшением лесорастительных условий древесные породы нуждаются в увеличении площади питания. Это требование на практике удовлетворяется за счёт уменьшения числа рядов, увеличения ширины междурядий и расстояния между растениями в рядах (табл.10.2).

Таблица10.2- Размещение растений в полезащитных лесных полосах (ширина междурядий, расстояние в ряду, м) по данным КазНИИЛХА

Подготовка почвы под лесные полосы. Главная цель подготовки почвы в любой почвенно-климатической зоне – создать хороший водно-пищевой режим, обеспечить наилучшие условия для успешного роста и развития корневой системы древесно-кустарниковых пород. При хорошей подготовке почвы древесные растения лучше приживаются и быстрее растут, сокращаются затраты на дополнение посадок и агротехнические уходы.

Почва под лесные полосы готовится по системе чёрного или раннего пара. Система чёрного пара включает последовательное проведение следующих приёмов обработки почвы: лущение стерни дисковыми лущильниками или плоскорезами за 10-12 дней до основной вспашки; осеннюю вспашку плугами с отвалами на глубину 25-27 см с одновременным прикатыванием кольчатыми катками; в зимний период 2-3-х-кратное снегозадержание; за весенне-летний период 3-4-х-кратную сплошную обработку почвы культиваторами или плоскорезами; осеннюю перепашку плугами без отвалов или глубокорыхлителями на глубину 35-40 см.

Система раннего пара включает: основную вспашку почвы в мае плугами с отвалами на глубину 25-27 см с одновременным прикатыванием кольчатыми катками; 3-х-кратную летнюю обработку почвы культиваторами или плоскорезами; осеннюю перепашку почвы плугами без отвалов или глубокорыхлителями на глубину 35-40 см.

Казахский НИИ лесного хозяйства и агролесомелиорации рекомендует почву под защитные лесонасаждения готовить по системе чёрного или раннего пара, но обычную осеннюю перепашку пара заменять глубокой плантажной перепашкой на глубину 50-60 см (так называемый «плантажный пар»). Такая подготовка почвы способствует большему накоплению влаги (на 15-30%) нежели обычный пар, снижает солонцеватость почв и, самое главное, разрушает уплотнённый карбонатный горизонт, что создаёт благоприятные условия для активного роста корневых систем древесных растений.

Посадка лесных полос. Лучший срок посадки лесных полос – весна. Если осень влажная и тёплая, неплохая приживаемость посадок наблюдается и при осенних сроках: растения до наступления морозов успевают восстановить часть активной корневой системы и могут противостоять иссушающему действию ветра и мороза. В районах с суровыми зимами осенних посадок следует избегать.

Хвойные породы в любом случае лучше высаживать весной.

Весеннюю посадку проводят как можно раньше в период до посева зерновых культур в течение 5-7 дней и обязательно заканчивают до распускания почек.

Закладка лесных полос проводится посадкой сеянцев или саженцев и, в отдельных случаях, черенков (тополи, ивы).

Сеянцы древесных и кустарниковых пород, обычно 1-2-летнего возраста, с хорошо развитой мочковатой корневой системой длиной не менее 25-27 см выкапывают из питомника осенью и весной, хвойные породы – сосну и лиственницу – лучше весной. Подпаханные выкопочной скобой сеянцы выбирают из почвы, сортируют, связывают в пучки по 100 штук, временно прикапывают или перевозят на место посадки. При перевозке корни сеянцев переслаивают мокрой соломой или опилками, а затем сверху укрывают соломой или брезентом.

Создавать лесные полосы посадкой черенками следует в исключительных случаях – в условиях орошения, в понижениях или в хорошо увлажнённую почву. Для этого черенки нарезают длиной 25-27 см с диаметром верхнего среза 0,5-1,0 см с хорошо развитыми почками.

В ряде случаев защитные лесонасаждения создают посадкой саженцев, т.е. крупномерным посадочным материалом 3-5-летнего возраста, высотой 1,5-3,0 м. Обычно используют саженцы тополя, берёзы, вяза, ясеня, клёна, липы.

Уход за лесными полосами. Важным условием успешного лесоразведения в степных районах является рыхление почвы и уничтожение сорняков в молодых насаждениях. Если тщательный уход отсутствует, то почва уплотняется, сорняки быстро разрастаются, высасывают почвенную влагу и молодые растения могут быстро погибнуть. Особенно важно вести борьбу с сорняками в первые годы жизни насаждений, когда высаженные сеянцы и саженцы разобщены, находятся в своеобразном микроклимате и не в состоянии конкурировать с сорной растительностью.

Агротехнический уход за лесными полосами включает механизированную обработку междурядий, прополку сорняков в рядах и опашку закраек. Для обработки междурядий используют культиваторы, плоскорезы. Закрайки опахивают плугами.

Сроки и количество обработок устанавливают в зависимости от состояния почвы, интенсивности роста сорняков. В первый год междурядья обрабатывают 4-5, на второй – 3-4, на третий и четвёртый годы – 2-3 раза. В последующие годы в течение всей жизни насаждений междурядья обрабатывают не менее 1-2 раза ежегодно. Глубина обработки почвы 8-10 см. Закрайки полос опахивают два раза в год – летом и осенью. Глубина вспашки – 18-22 см.

При своевременном и хорошем уходе древесные растения быстро растут и смыкаются своими кронами. Образуется лесное насаждение. Сомкнувшиеся лесные полосы исключают из площади пашни и переводят в лесное угодье.

Чтобы поддерживать полезащитные лесные полосы в продуваемом и ажурно-продуваемом состоянии, в них проводят специальные меры ухода – удаление нижних сучьев, изреживание насаждений, удаление малоразвитых, усохших, больных и повреждённых деревьев, а также поросли.

Подрезку нижних сучьев начинают на 3-4 год после посадки и повторяют через 2-3 года. Сначала их подрезают на высоту до 1 метра, а затем поднимают крону до 2 метров. Сучья удаляют острым секатором и ножовкой. Обрезку лучше делать летом в сухую погоду и удалённые сучья сразу же вывозить с поля.

К изреживанию насаждений приступают в 5-6-летнем возрасте, а в дальнейшем проводят по мере необходимости. Работы эти лучше вести осенью. В зависимости от плотности насаждений первый раз удаляют от 25 до 50% деревьев. Во всех случаях удаляют деревья равномерно по всей площади. Малоразвитые, усохшие, больные и повреждённые древесные растения удаляют ежегодно весной и осенью.

Инвентаризация и дополнение лесных полос. После проведения лесопосадочных работ обычно не все высаженные растения приживаются. Некоторые из них отмирают в первый же год после посадки. Причинами гибели высаженных растений могут быть плохая подготовка почвы, некачественный посадочный материал, несвоевременное проведение агротехнических уходов и др.

Инвентаризацию или учёт площади созданных полос и приживаемости посадок проводят ежегодно в конце вегетационного периода, а сомкнувшихся посадок – периодически.

Учёт приживаемости начинается с общего осмотра посадок в натуре. В случае большой неоднородности в приживаемости растений на площади лесных полос выделяют глазомерно относительно характерные участки, границы которых наносят на карту-схему лесных полос. В пределах каждого участка закладывают пробные площади для точного учёта приживаемости растений. На участках лесных полос площадью до 3 га размер пробной площади должен составлять 5%, на участках 4-5 га – 4%, от 6 до 10 га – 3% и свыше 10 га – 2%. На пробной площади проводят сплошной перечёт сохранившихся и погибших растений. Причём, пробную площадь закладывают по всей ширине лесополосы.

По каждой лесной полосе составляют инвентаризационную ведомость и выводят средний процент приживаемости растений по каждому однородному участку. В зависимости от этого планируют и проводят дополнение посадок, т.е. посадку растений в местах отпада. Приживаемость считается высокой при 85-90% посадочных мест с живыми растениями. В этом случае дополнение посадок не делают. Если отпад составляет свыше 50% от числа посадочных мест, то такие лесополосы не дополняют, их считают погибшими, распахивают и сажают заново. Дополняют посадки обычно вручную под лопату высококачественным посадочным материалом.

Показатели окультуренности	Оптимальные значения
Переувлажнение пахотного слоя в вегетационный период, дни.	Отсутствует или для многолетних трав – не более 20, зерновых – не более 3
Мощность пахотного слоя
Выравненность поверхности	Замкнутые микрозападины и микроповышения на отрезке 5м – не более 5см.
Плотность сложения пахотного слоя, г/см 3	Для яровых зерновых – 1,1–1,3; однолетних трав – 1,0–1,3; свеклы и картофеля – 1,0–1,2; многолетних трав –1,1–1,25
Влажность почвы в слое 0–50 см, % от ПВ	50–70 – под зерновые, 55–75 – под многолетние травы, 55–70 – под корнеплоды и технические культуры
Коэффициент структурности
Азот (NO 3 + NH 4) мг/кг почвы.
Фосфор подвижный по Кирсанову, мг/кг почвы
Калий обменный, мг/кг почвы
Обменный основания, мг-экв/кг почвы	Не менее 150–200, отсутствия подвижного алюминия

Эти показатели имеют динамичный характер, что связано с погодными условиями, степенью увлажнения и почвенным покровом, способом использования земли.

Мощность пахотного слоя. Основная задача при создании глубокого однородного пахотного слоя это улучшение его физических свойств и повышение эффективного плодородия почвы.

Исследования научных учреждений и опыт хозяйств по созданию и окультуриванию минеральных почв различного гранулометрического состава подтверждают, что чем глубже пахотный слой, тем выше и устойчивее урожаи. Пахотный слой в 30–40 см может поглотить и удерживать без переувлажнения 30–50% талых вод и полностью ливневые осадки – 50–60 мм. С увеличением мощности пахотного слоя только на один сантиметр масса возрастает на 120–130 т/га с увеличением органического вещества до трех тонн. При глубокой обработке быстрее и больше проникает влаги в нижележащие слои, повышается температура взрыхленного слоя, лучше происходит газообмен. На тяжелых дерново-подзолистых глееватых почвах при глубокой обработке оптимальное содержание воздуха в весенний период устанавливалось на 20–22 дня раньше, по отношению к обычной вспашке, что особенно важно для озимых культур. Рыхление подпахотного слоя способствует большему выделению углекислого газа. С увеличением мощности пахотного слоя на один сантиметр объем общей пористости увеличивается на 50–55 м 3 /га.

Мощный окультуренный пахотный слой имеет большое гидромелиоративное значение. С повышением коэффициента фильтрации и влагоемкости почвы сокращается объём стока и тем самым повысить действие осушительных систем и уменьшить вынос питательных веществ. Увеличение мощности пахотного слоя с 15–20 до 25–30 см коэффициент фильтрации на суглинистых почвах повышается с 1,0–1,5 до 2,0–3,0, глинистых – от 0,5 до 2–3 метра в сутки. В мощном пахотном слое создаются и более благоприятные условия для развития микроорганизмов и корневой системы полевых культур. Семена сорняков заделанных на большую глубину медленно прорастают, а значительная часть их погибает. При глубокой подрезке корней сорных растений они быстрее отмирают. Глубокая заделка пожнивных остатков при хорошем оборачивании пласта исключается возможность появления вредителей и болезней на последующей культуре.

Растения по-разному реагируют на глубину пахотного слоя и глубину основной обработки. Хорошо отзываются на глубокую основную обработку почвы свекла, кукуруза, картофель, люцерна и клевер, вика, кормовые бобы, овощные культуры. Озимые зерновые, горох, ячмень, овес, гречиха культуры, средне отзывающие на глубокую обработку. К слабо отзывающимся или совсем не реагирующие не глубокую обработку относятся лен, яровая пшеница, люпин.

В связи с особым значением глубокого окультуривания пахотного слоя разработаны приемы углубления и окультуривания пахотного слоя. Мелиоративной вспашкой с интенсивным окультуриванием подзолистых почв можно создать однородный пахотный слой с глубиной около 30см. вместе с этим этот прием и особенно плантажная вспашка требует много времени и затрат. Поднятый на дневную поверхность иллювиальный горизонт водопрочен только во влажном состоянии. После многократного подсыхания и увлажнения осадками его структура разрушается, образуется бесструктурная заплывающая глина и при высыхании покрывается коркой, ухудшающей режимы почвы.

Применение двух- или трехярусной вспашки, как приема коренной переделки профиля, невозможно создать однородный по плодородию пахотный слой. В связи с большими затратами ярусной вспашки вряд ли этот прием может быть применен в широких масштабах.

Углубление пахотного горизонта путем постепенного припахивания нижнего слоя к пахотному заметно проявляется на фоне внесения достаточно высоких доз удобрений и извести. Лучше углублять пахотный слой во время зяблевой вспашки под культуры отзывчивые на углубление. Припаханную оподзоленную часть горизонта к пахотному следует перемешивать весной, перепашкой до 16 см с внесением органики.

Улучшение почвенного профиля мелкозалежных торфяников проводят с помощью нормативной вспашки совмещенной с образованием под вспаханным горизонтом взрыхленных полос. Это обеспечивает разуплотнение подплужной подошвы, водоудерживающей прослойки и создает временные щели и кротовины.

Технология создания мощного однородного по плодородию пахотного слоя тяжелых почв состоит из системы проведения послойной вспашки с ликвидацией подзолистого горизонта. Она предусматривает использование растительных остатков, которые служат биомелиоративной прослойкой по регулированию водного режима, с применением мелиоративной и обычной вспашки, рыхления, дискования, выравнивания поверхности.

Каждый из вышеописанных приемов имеет как положительные, так и отрицательные стороны. При проектировании систем приема по созданию мощного пахотного слоя всецело зависит от типа почвы.

Общие физические свойства почвы. Плотность твердой фазы почвы (удельная масса) – отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при +4 0 С. Величина постоянная. Значение ее изменяется в зависимости от величины гумуса и состава минеральной части почвы. Для дерново-подзолистых почв республики этот показатель колеблется от 2,40 до 2,65 г/см 3 для торфяно-болотных – от 0,5 до 1,4 г/см 3 .

Плотность почвы (объемная масса) – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, выражают в г/см 3 . Плотность влияет на режимы почвы и является величиной переменной, как в процессе окультуривания почвы, так и за сезонный период. После рыхления плотность почвы снижается, затем под влиянием осадков, своего веса она увеличивается и достигает равновесной плотности. Наилучшие условия для культур по плотности складываются тогда, когда значение оптимальной и равновесной плотности совпадают.

Повышенная плотность отрицательно влияет на водный режим, газообмен и биологическую активность почвы. От излишней плотности снижается полевая всхожесть семян, уменьшается глубина проникновение корней и их форма. Рост корневой системы при плотности почвы 1,4–1,55 г/см 3 затруднен, более 1,60 г/см 3 невозможен. Неблагоприятно и очень рыхлое сложение.

Пахотный слой считается рыхлым при плотности – 1,15, плотным – 1,15–1,35 и очень плотным – выше 1,35г/см 3 . Полевые культуры по разному относятся к уплотнению почвы. Картофель, кормовые корнеплоды, сахарная и столовая свекла хорошо растут и дают высокие урожаи только на рыхлых почвах. Отношение многолетних трав к плотности почвы зависит от возраста растений. Молодые растения бобовых и злаковых трав, особенно клевера красного, очень плохо переносят уплотнение верхнего слоя почвы. На второй и последующий годы жизни они могут произрастать и на сравнительно уплотненной почве. На рост растений влияет и плотность подпахотного горизонта

Оптимальные значения объемной массы на легкосуглинистых почвах для культур севооборота составляет для ячменя 1,15–1,25, для озимой ржи 1,20–1,30, овса 1,15–1,25, кормовых бобов 1,02–1,30, картофеля 1,00–1,20, кукурузы 1,10–1,40 г/см 3 .

Пористость (скважность) почвы . Промежутки между почвенными комочками, из которых состоит твердая фаза почвы, называются порами. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объему почвы называется пористостью или скважностью почвы. Различают некапиллярную и капиллярную пористость. Засчет некапиллярных пор происходит водопроницаемость и воздухообмен. Капиллярные поры определяют запас доступной для растений влаги. Если некапилярная пористость меньше 50%, то резко уменьшается воздухообмен, если она выше 65% снижается водоудерживающая способность почвы.

Соотношение объемов занимавших твердой фазой почвы и различными видами пор называется строением пахотного слоя почвы. Оптимальное соотношение объема твердой фазы почвы и общей скважности для почв тяжелого гранулометрического состава 40–35 и 60–65%, а легкого по объему твердой фазы почвы 50–55% и 45–50% общей скважности.

Строение почвы регулируют улучшением структуры и обработкой почвы. Приемы обработки повышают общую пористость, увеличивая объем некапилярных пор, что улучшает водно-воздушный режим почвы. Однако чрезмерная рыхлость почвы ведет к потере влаги, быстрой минерализации органического вещества. Возникает трудность заделки мелкосемянных культур, требующих неглубокой заделки семян – это лен, клевер, овощные, просо, многолетние травы, поэтому почву уплотняю катками.

Структура почвы . Основным фактором, определяющим сложение почв среднего и тяжелого гранулометрического состава и его устойчивость во времени, является механически прочная и водопрочная структура.

Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью. Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвеннойструктурой. В зависимости от диаметра частиц различают глыбистую структуру – комки более 10 мм, макроструктура – от 0,25 до 10 мм, микроструктура – мене 0,25 мм. Наиболее встречаемые формы агрегатов – это зернистая, комковатая, глыбистая, пылеватая структура. В агрономическом отношении для пахотных земель наиболее ценной считается зернистая и комковатая с диаметром агрегатов от 0,25 до 10 мм.

Структурные почвы имеют развитые капиллярные поры, которые впитывают влагу, а промежутки между ними заполнены воздухом. Это усиливает развитие корней растений, работу микроорганизмов по разложению органических веществ до азотного и зольного питания. Структурные почвы не заплывают, имеют слабый поверхностный сток, не требуют больших усилий по обработке. Испарение из структурной почвы происходит медленно из-за широких промежутков между комочками, а отсюда и запас воды.

В бесструктурную почву влага впитывается медленно, а значительная её часть теряется вследствие поверхностного стока. Поверхность бесструктурной почвы при увлажнении заплывает, а при подсыхании уплотняется, образуя корку, газообмен между почвой и атмосферным воздухом нарушается.

Агрономически ценная структура характеризуется такими показателями как размер частиц, водопрочностью и позорностью агрегатов.

Водопрочность структуры называется ее способность противостоять размывающему действию воды. Почвы с высокой водопрочностью структуры длительное время сохраняют благоприятное сложение, достигнутое первое же обработкой. Опыты показали, что пахотный слой имеет устойчивое сложение, если содержит не менее 40–45% водопрочных агрегатов более 0,25 мм. При меньшем содержании водопрочных агрегатов почва быстро уплотняется под влиянием осадков. Структурная почва имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость, более 45%, размер агрегатов составляет 0,25–10 мм, внутри комков преобладают капиллярные промежутки, а между комками – крупные некапилярные. Даже при обильном увлажнении в структурной почве в порах между агрегатами сохраняется воздух, корни растений и аэробные микроорганизмы не ощущают его недостатка.

Структура почвы разрушается главным образом под влиянием механических, физико-химическим и биологических факторов. Механическое разрушение структуры происходит в самых верхних слоях, вызывается оно преимущественно почвообрабатывающими машинами; физико-химическое разрушения могут быть вызваны одновалентными катионами, попадающими в почву с осадками, удобрениями; биологические причины разрушения структуры связаны с микробиологическими процессами, при которых происходит разложение гумуса в агрегатах и их разрушениях.

Для создания агрономически ценной структуры и поддержания ее в водопрочном состоянии используют различные агротехнические приемы – посев много летних трав, внесение органических удобрений и известкование, осушение переувлажненных почв, способы обработки почв.

Возделываемые культуры также оказывают определенное влияние на структуру почвы, так на третьем году монокультуры ячменя коэффициент структурности пахотного слоя был равен 1,57, тимофеевки – 1,54 и кормовой свеклы 1,10. Чем выше общая масса корней в единицы объема, тем сильнее она влияет на расчленение слитной почвы на макроструктурные отдельности, действия которых можно сравнить с функцией клиньев. Так на почву многолетние травы существенно влияют только при урожае сена 40–50ц/га и выше, поскольку масса оставляемых корней пропорционально (или равна) массе надземной части. На характер накопления корневой массы большое влияние оказывает глубина заделки удобрений и способы обработки почвы. Гумусовые вещества, особенно свежеобразованные, обладая склеивающей способностью, оказывают большое влияние на образование агрономически ценной связной водопрочной и пористой структуры почвы.

Физико-механические свойства почвы. Пластичность – способность почвы под действием внешних сил сохранять форму. Проявляется при сильном увлажнении особенно на глинистых почвах.

Связность – способность почвы противостоять направленным на нее силам. Невысокую связность имеют песчаные и структурные почвы. Гумус в тяжелых суглинистых и глинистых почвах уменьшает их связность, в легких песчаных – несколько увеличивает.

Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении, аусадка – сокращение объема почвы при высыхании. Песчаные почвы не набухают, глинистые и суглинистые в значительной степени. При изменении этих объемов поверхность почвы трескается, теряется влага, возможен разрыв корневой системы растений.

Спелость . Состояние почвы пригодной для обработки, т. е. когда связность мала и почва не прилипает к орудиям, хорошо крошится.

Твердость – это сопротивление почвы проникновению в нее на определенную глубину твердого тела. Высокая твердость признак плохих физико-химических и агрофизических свойств.

Удельное сопротивление – это усилие потраченное на подрезание пласта, оборот и трение о рабочую поверхность орудия, кг/см 2 . По величине удельного сопротивления почвы делят:

– легкие с удельным сопротивлением 0,2–0,35 кг/см 2 это песчаные, супесчаные и некоторые торфяные;

– суглинистые с удельным сопротивлением 0,35–0,55 кг/см 2 ;

– тяжелые почвы (глинистые) имеют удельное сопротивление 0,55–0,80 кг/см 2 .

Т а б л и ц а 2.2. Влияние механического состава почвы на удельное сопротивление

Процесс минерализации - это комплекс физико-химических и биохимических окислительно-восстановительных микропроцессов, приводящих к полному разложению органических остатков и собственно гумусовых веществ до конечных продуктов окисления - окислов и солей. Этот процесс обязателен и необходим в цикле биокруговорота углерода, так как он обусловливает освобождение и переход в доступную форму основных элементов минерального питания растений.
Необходимо разделять: 1) прямую и относительно быструю минерализацию растительных остатков без заметной гумификации; 2) минерализацию уже сформированных гумусовых веществ.
Реально в любой почве одновременно протекают оба процесса, но их соотношение в зависимости от конкретных условий различно. Так, в торфяных и торфянистых почвах минерализация растительных остатков выражена слабо, а минерализация гумусовых веществ практически отсутствует. В степях опад, поступающий на поверхность почвы, минерализуется быстро, тогда как гумусовые вещества, закрепляясь в почвенном профиле, минерализуются крайне медленно. Автоморфные почвы тропиков характеризуются высокими скоростями минерализации не только поступающего опада, но и новообразованного гумуса.
Процессы минерализации не образуют признаков в твердой фазе почвы, поэтому судить о скорости их протекания можно по показателю дыхания почвы, который является суммарным результатом минерализации как растительных остатков, так и гумуса. Самая высокая интенсивность выделения CO2 с поверхности почвы свойственна влажным дождевым лесам тропического пояса, что обусловлено большой массой опада и быстрой его минерализацией. Наиболее низкие показатели почвенного дыхания (менее 0,1 г СО2/м2 в час) характерны для болотных и пустынных экосистем. В растительных сообществах средних широт отмечены значительные колебания показателей интенсивности почвенного дыхания - от 0,1 до 9,5 г CO2/м2 в час, связанные с различной активностью почв разных экосистем.
Другой метод изучения минерализации заключается в наблюдении кинетики процессов с помощью меченых атомов. Он позволяет непосредственно изучать не только интенсивность процессов минерализации растительных остатков и гумуса, но и отдельных групп соединений. Нами на основании данных радиоуглеродного анализа рассчитаны коэффициенты минерализации гумуса и гуминовых кислот чернозема.

Как видно из данных табл. 3, наиболее устойчивы к минерализации гуминовые кислоты. Причем скорость их минерализации различна в разных частях профиля и закономерно убывает с глубиной, по мере ослабления активности деятельности микроорганизмов. Значения коэффициентов минерализации минимальны в черноземных почвах, в лесных почвах бореального пояса они могут достигать 2,2%/год, а в почвах тропических лесов - еще выше.