Лесное хозяйство

Лесному хозяйству посвящено шесть глав, где отражены вопросы биосферного значения лесов, их почвозащитная, водоохранная роль. показаны ресурсные характеристики лесов России и Алтайского края. Отдельной главой даны характеристики древеснокустарниковых пород и условий их произрастания. Основные принципы и правила лесного дела отражают содержание лесоустройства, лесосеменного хозяйства, производственные структуры, проблемы и решения защиты леса от пожаров, вредителей и болезней.

В соответствии с образовательным стандартом особое внимание уделено полезащитному лесоразведению, использованию песчаных почв и склоновых земель, озеленению городских и сельских поселений.

Глава 1. Леса Земли и их значение

ВВЕДЕНИЕ

Лес – это совокупность древесных, кустарниковых, травянистых растений, животных, микроорганизмов, симбиотических и паразитических организмов в сво­ем развитии биологически взаимосвязанных, влияющих друг на друга и на внешнюю среду. Лесные сообщества формируются под непосредственным влиянием физико-географических условий мест произрастания. В свою очередь леса оказывают разнообразное воздействие на природные комплексы и на биосферу в целом. От состояния лесов во многом зависят сохранение и функционирование эко- и геосистем. Поэтому охрана лесов имеет первостепенное значение при решении многих вопросов оптимизации природопользования.

1.1. Биосферные функции леса

Растения занимают центральное место в глобальном круговороте веществ и энергии. В процессе фотосинтеза они преобразуют лучистую энергию Солнца в энергию химиче­ских связей органических веществ. Ежегодный синтез биомассы на Земле достигает 150 млрд т. В свою очередь растения служат пищей (источником энергии) для всех остальных организмов.

При фотосинтезе каждый год ассимилируется около 300 млрд т диоксида углерода (СО₂) и выделяется 200 млрд т свободного кислорода. Благодаря деятельности растений сформировались содержащая кислород атмосфера и озоновый экран, защищающий живые организмы от губительного влияния ультрафиолетовой радиации Солнца. В наши дни расте­ния в значительной мере компенсируют потери кислорода, во все большей степени расходуемого в технических процессах и при сжигании топлива (Родзевич, 2003).

Из всех имеющихся на земном шаре типов растительного покрова наибольшее значение принадлежит лесам. Общие за­пасы растительной массы в лесах составляют 82% от всей фитомассы Земли. Они ежегодно связывают 56% энергии всех фитоценозов, синтезируют 2/3 органической массы, образующейся на суше.

Водоохранная роль лесов. Лес оказывает прямое влияние на гидрологический режим рек: величину испарения, поверхностного и внутреннего стоков, в целом на водный баланс. В лесу почвы более влагоемки, выше их инфильтрация. Поэтому значительная часть поверхностного стока здесь переходит во внутригрунтовой. Зимой под пологом деревьев и кустарников скапливается снег, в то время как с безлесных пространств снег сдувается в овраги, балки и долины. В лесу меньше скорость ветра, ниже температура воздуха и, следовательно, менее интенсивное испарение. Рыхлая лесная подстилка и мхи обладают большой влагоемкостью. Летом они также препятствуют испарению влаги из почвы. По всем этим причинам запасы грунтовых вод под лесами больше, чем в безлесной местности.

В лесных районах грунтовые воды равномерно питают реки и ручьи в течение всего года. Поэтому сток лесных рек оказывается в значительной мере зарегулированным. Между лесистостью и величиной поверхностного стока вод существует прямая связь. Так, в центре Восточно-Европейской равнины на безлесной площади поверхностный сток составляет 65% от годовой суммы осадков. При лесистости, равной 20%, он уменьшается до 14%. При полной залесённости территории поверхностный сток не превышает 5%. Таким образом, леса выполняют роль своеобразных водохранилищ. Исходя из водоохранного значения лесов оптимальная лесистость на равнинах должна составлять 25-30%, а в горных районах – 35-50%.

На лесосведенных площадях преобладает поверхностный сток. Поэтому вырубка лесов, как правило, сопровождается увеличением половодий на реках, подъемом их уровней. Грандиозные наводнения в бассейне Хуанхэ, катастрофические разливы Миссисипи, Вислы и многих других рек в значительной степени связаны с обезлесением их водосборов. При уничтожении лесов сокращается грунтовое питание рек, что приводит к снижению их меженного уровня. Таким образом, леса в значительной степени регулируют сток рек. Для того чтобы эта их функция проявлялась с максимальной эффективностью, они должны располагаться равномерно по всему водосборному бассейну.

Почвозащитная роль лесов. Уменьшая поверхностный сток, леса препятствуют смыву и размыву почвы и грунтов талыми и дождевыми водами, выступают в роли важного почвозащитного фактора. Так, наблюдения в лесостепи показали, что слой почвы мощностью 18 см под паром смывается на поле за 15 лет, под луговым разнотравьем – за 3 тыс. лет, а под лесом – за многие тысячелетия. Сведение лесов сопровождается резким усилением процессов почвенного смыва. Так, смыв почв под влажными тропическими лесами на равнинах составляет 0,2-10 т/га в год, на плантациях древесных культур – 20-160, а на пашне достигает 1200 т/га. В ряде районов тропиков на месте лесов в результате интенсивного смыва почв на месте сельскохозяйственных угодий образовались большие массивы бесплодных земель.

Лес надежно защищает почвы от дефляции, прочно закрепляя подвижные пески. В лесных районах почти не происходит заиливания рек, водохранилищ, прудов. Сведение лесов, наоборот, обостряет все эти процессы. Например, в Индии в результате уничтожения водоохранных лесов срок службы большинства водохранилищ сократился по причине заиливания на 50%.

Полезащитная роль леса. Леса защищают сельскохозяйственные угодья и урожай от неблагоприятных природных процессов. Пашни, окруженные лесами, имеют более благоприятные для земледелия микроклиматические условия – меньшую амплитуду температур и скорость ветра, более высокую относительную влажность воздуха, более слабый турбулентный теплообмен. Все это приводит к снижению непродуктивного испарения, смягчению влияния холодных ветров и суховеев, к увеличению за­пасов продуктивной влаги в почве и в конечном счете – к более высоким урожаям. На полях, окруженных лесами, урожаи более устойчивы и в меньшей степени подвержены влиянию погодных колебаний. Полезащитные и почвозащитные функции лесов выполняют в определенной степени лесные полосы, посаженные вокруг оврагов и балок, по границам полей, на перегибах склонов. Густая сеть лесных полос создает условия, благоприятные для получения более высоких и устойчивых урожаев.

Воздухоохранное значение лесов. Состав атмосферы в целом, а также состав приземных слоев воздуха конкретных географических регионов в значительной степени определяются деятельностью лесов. В настоящее время установлено, что увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфере есть результат не только сжигания топлива, но и смены лесов менее продуктивными фитоценозами – лугами, пастбищами, посевами, садами и т. п. Например, в умеренных широтах естественная растительность лугов и болот поглощает значительно меньше диоксида углерода и производит меньше кислорода, чем естественные леса на аналогичной площади. В результате вырубок коренные типы лесов сменяются производными. Это также в какой-то степени отражается на газовом балансе атмосферы. Леса I класса бонитета выделяют в умеренном поясе приблизительно вдвое больше кислорода и поглощают в 1,5 раза больше углекислого газа по сравнению с лесами IV класса бонитета (Бонитет леса – показатель продуктивности древостоя: I класс характеризует древостой высшей продуктивности, V класс – низшей). Леса оказывают воздействие на газовый состав атмосфер­ного воздуха, особенно на его приземные слои. Один гектар смешанного леса центра Русской равнины в день поглощает 280 кг диоксида углерода и выделяет 220 кг кислорода. Очевидно, состав воздуха в лесистой местности будет несколько иным по сравнению с безлесной местностью, особенно при безветренной погоде. Ландшафты, отличающиеся по характеру естественной и культурной растительности, по степени лесистости, в определенной мере различаются и по составу призем­ного воздуха. Это обстоятельство необходимо учитывать при планировании городов и поселков, проектировании зеленых зон и лесопарков.

Лес оказывает большое воздействие на уровень чистоты воздуха. В качестве гигантских фильтров леса очищают воздух от пыли и микроорганизмов: 1 га дубовых насаждений отфильтровывает своими кронами 54 т пыли в год, сосняка – 35, ельника – 32 т. Деревья очищают воздух и от вредных газов. Например, сернистый газ активно поглощается тополем, окислы азота – можжевельником и туей. Лесонасаждения способствуют также снижению уровня радиоактивного загрязнения. Фитонциды лесов губительны для болезнетворных микроорганизмов и поэтому в воздухе лесов микроорганизмов намного меньше, чем над безлесной территорией.

Климатоохранное значение лесов. Лес оказывает значительное влияние как на макро-, так и на микроклимат. Особенно велико воздействие на глобальные климатические процессы тропических лесов. Влаж­ные тропические леса транспирируют в атмосферу огромное количество водяного пара. Поэтому по воздействию на климат их можно сравнить с Мировым океаном. Тропические леса поглощают около 25% углерода, поступающего в атмосферу вследствие сжигания современной растительности и топлива, созданного в прошлые геологические эпохи.

Многие территории современных пустынь имеют антропогенное происхождение, начало опустынивания было положено уничтожением лесов. Этой проблемы касались в своих работах Ф. Энгельс и другие ученые. Очень образно об этом сказал великий немецкий географ Александр фон Гумбольдт: «Человеку предшествуют леса – его сопровождают пустыни».