Системы защитных насаждений преобразуют аграрные ландшафты. Формирование оптимальных структур искусственных насаждений с учётом почвенно-гидрологических условий является важным условием лесомелиорации территорий [1]. Для максимальной защиты межполосных полей осуществляется подбор ассортимента древесных пород и кустарников. Рост, состояние растительного сообщества защитных насаждений зависит от лесокультурных и агротехнических приёмов создания. Быстрорастущие породы способны в максимальные сроки обеспечивать формирование ветрозащитной высоты [2]. В работах В.В. Танюкевича [3], Н.И. Балакай [4] отмечается, что дальность мелиоративного влияния лесополос, площадь покрытия защищённого ландшафта предопределяется энергией роста пород, особенностью конструкции самих насаждений. Лесомелиоративные комплексы формируются на ландшафтно-геохимической основе с учётом адаптивно-ландшафтных систем земледелия [5].

Цель исследования: научно обосновать параметры искусственных защитных лесных насаждений с участием тополя бальзамического с учётом агротехнических и лесокультурных приёмов создания, мелиоративной оценки.

Материалы и методы исследования

Защитные насаждения с участием тополя бальзамического изучались в течение последних 30 лет в границах Белгородской области (лесостепные условия, пробн. площади 101, 107, 169, 181, 242, 248; степные условия, пробн. площади 288, 289), Воронежской области (лесостепные условия, пробн. площади 21, 49, 51, 60, 62, 64, 160, 278, 291; степные условия, пробн. площади 150, 166, 190, 192, 292, 294), Липецкой области (лесостепные условия, пробн. площади 22, 240, 243, 247, 287, 293), где определялись биометрические показатели роста по общепринятой методике [6]. Диаметр определялся через среднюю площадь сечения среднего дерева, высота – по графику высот, бонитет – по таблице М.М. Орлова, ход роста – по годичным кольцам спилов модельных деревьев. Рассчитывалась эффективность мелиоративного влияния [3, 5], что позволило установить оптимальные параметры полезащитных лесных полос с учётом их лесоводственно-мелиоративной оценки. Материалы полевых исследований обрабатывались современными методами вариационной статистики с получением значений высокой степени достоверности и различия [7].

Результаты исследования и их обсуждение

Лесомелиоративные комплексы в условиях Центрально-Чернозёмного региона представлены защитными насаждениями, где их сохранность составляет около 600 тыс. га и на долю лесных полос с участием быстрорастущих пород приходится около 20 %. Лесомелиоративные объекты представлены различными видами тополей. Наибольшие площади занимает тополь бальзамический (Populus balsamifera L.), который по своим эколого-биологическим свойствам наиболее приемлем для искусственного защитного лесоразведения.

Рост тополя бальзамического в защитных насаждениях предопределяется почвенными условиями (табл. 1).

В трёхрядных лесных полосах из тополя (Тб) в возрасте 17 лет (Воронежская область, лесостепные условия) при размещении 2,5×1,0 м наибольшие показатели по среднему диаметру и высоте (17,7 и 12,7 м) выявлены на более плодородных почвах (чернозём типичный). Снижение показателей почвенного плодородия приводит к существенному уменьшению биометрических показателей роста. Так, средний диаметр на чернозёме выщелоченном меньше на 9,9 %, средняя высота на 9,5 % по сравнению с показателями на чернозёме типичном и, соответственно, меньше на 14,9 и 27,0 %, чем на чернозёме карбонатном (пробн. площади 21, 51, 62). Аналогичные результаты имеют место в степных условиях Воронежской области и в возрасте 23 лет (пробн. площади 150, 192). Различия в показателях роста тополя на чернозёме выщелоченном и обыкновенном составляют 8,0–18,5 %.

Выращивание быстрорастущих пород связано с лесокультурными и агротехническими приёмами (табл. 2). В возрасте 19 лет на чернозёме обыкновенном (Воронежская область, степные условия) наибольшие показатели роста по диаметру (на 7,4 %), высоте (на 9,2 %) выявлены в лесных полосах с размещением пород 3,0×1,0 м (густота растений 3333 шт/га) по отношению к лесомелиоративным насаждениям с меньшей площадью питания растений (2,5×0,7 м) и большей первоначальной густотой (5714 шт/га) (пробн. площади 292,294). В искусственных линейных насаждениях в возрасте 22 лет на чернозёме выщелоченном (пробн. площади 166, 190) лучший рост тополя по биометрическим показателям (на 8,4–13,1 %) выявлен при густоте 4000 шт/га (размещение 2,5×1,0 м) по сравнению с вариантами с густотой 5714 растений на 1 га (размещение 2,5×0,7 м). Следовательно, во вновь создаваемых защитных насаждениях для тополя бальзамического оптимальной густотой следует считать 3333–4000 шт/га.

Данные по активности в росте по высоте у тополя свидетельствуют, что средний прирост до 28 лет равен 0,57–0,78 м/год. Снижение активности в росте наступает с возраста 16–22 лет. Лучшими почвами для роста тополя являются чернозём типичный и выщелоченный.

Показатели роста тополя зависят от параметров ширины насаждения (табл. 4).

В возрасте 20 лет на чернозёме выщелоченном (Липецкая область, лесостепные условия) с увеличением ширины лесных полос отмечается снижение параметров роста. Так, в искусственных линейных насаждениях средний диаметр составляет 20,2 см, средняя высота – 14,6 м (размещение пород 3,0×1,0 м, ширина 9,0 м). При ширине лесных полос 12,0 м диаметр соответственно меньше на 7,4 %, высота – на 6,5 %, ширине 15,0 м – на 19,5 % и 20,6 % (пробн. площади 22, 287, 293). В более старшем возрасте (48 лет) на чернозёме типичном проявляются аналогичные закономерности. Различия по биометрическим показателям роста для лесных полос шириной 7,5 м и 12,5 м достигают 10,0–11,3 % (пробн. площади 240, 243, 247). Следовательно, оптимальной шириной полезащитных насаждений из тополя бальзамического следует считать 7,5–10,0 м.

Тополь бальзамический имеет определённые закономерности в росте в зависимости от произрастания в защитном насаждении (табл. 5).

В условиях типичного чернозёма (Белгородская область, лесостепные условия) в возрасте 26–29 лет у тополя бальзамического отмечается превышение по высоте средних рядов над опушечными на 5,5–6,6 % и отставание их соответственно по диаметру на 6,1–8,7 % (пробн. площади 242, 248). На чернозёме выщелоченном в возрасте 27–31 года проявляются аналогичные закономерности. Средний диаметр крайних рядов больше на 6,0–11,3 %, чем показатель в средних рядах. При этом средняя высота центральных рядов также больше высоты опушечных рядов (на 5,8–7,3 %) (пробн. площади 169, 181). На тёмно-серых лесных почвах в лесополосах в возрасте 25–33 лет лучший рост тополя бальзамического по высоте отмечается в средних рядах (на 4,4–7,6 %), чем в опушечных. Показатель среднего диаметра в таких лесополосах в центральных рядах меньше на 6,4–7,1 %, чем в крайних (пробн. площади 101, 107).

В возрасте 30–35 лет на чернозёме обыкновенном (Белгородская область, степные условия) также обследованы полезащитные лесные полосы с установлением особенностей роста тополя в зависимости от места расположения (пробн. площади 288, 289). Установлено, что показатели роста по высоте в центральных рядах выше показателей крайних рядов на 5,4–6,7 % и, соответственно, ниже показателей роста по диаметру на 4,3–6,7 %, где различия достоверны на высоком уровне значимости (tв = 3,21 – 4,28 > t0,05 = 2,02; td = 3,57 – 12,85 > t0,05 = 1,99).

Лесные полосы формируют различную структуру в зависимости от их параметров создания (табл. 6).

Чистые тополёвые лесные полосы (Воронежская область, лесостепные условия) шириной 7,5–12,0 м в возрасте 19–27 лет формируют ажурно-продуваемую (пробн. площади 60, 64, 160) и продуваемую структуру (пробн. площади 49, 278, 291). При этом дальность их мелиоративного влияния ограничивается 25 и 30Н (высот).

Наибольшие площади, защищаемые 1 км лесополос (37,5 га, 48,3 и 52,5 га), находятся в приполосных зонах среди насаждений продуваемой конструкции, что необходимо учитывать при формировании систем полезащитного ветроломного назначения.

Заключение

В системе лесных полос из тополя бальзамического в возрасте 17–23 лет (размещение 2,5×1,0 м) выявлены наиболее значимые биометрические показатели роста (на 6,9–20,0 %) на весьма плодородных почвах (чернозём типичный, выщелоченный) по сравнению с насаждениями, произрастающими на чернозёме обыкновенном и карбонатном. Активность в росте отмечается до возраста 16–22 лет, где среднегодовой прирост равен 0,56–0,78 м/год. На чернозёмах (обыкновенный, выщелоченный) в возрасте 19–22 лет наибольший рост тополя бальзамического по диаметру и высоте отмечается при первоначальной густоте посадки растений 3333–4000 шт/га и размещением посадочных мест 2,5–3,0×1,0 м. Тополь бальзамический в возрасте 20–48 лет на чернозёме выщелоченном и типичном наибольшие биометрические показатели роста (на 6,5–20,6 %) имеет при ширине насаждений до 10 м по отношению к защитным объектам шириной 12,5–15,0 м. В возрасте 25–35 лет на тёмно-серых лесных почвах и чернозёмах средняя высота средних рядов у тополя больше крайних на 4,4–7,6 %, а диаметр центральных рядов меньше опушечных на 4,3–11,3 %. Искусственные линейные насаждения из тополя бальзамического в возрасте 19–27 лет в среднем имеют дальность ветрозащитного мелиоративного влияния 25–30Н (375–525 м). Наибольшая площадь, защищаемая 1 км лесополос, отмечается среди насаждений продуваемой структуры, которая формируется с учётом четырех рядов при ширине междурядий 2,5–3,0 м.