Лекція 10. Вікові особливості обміну речовин та енергії.

План

1. Методи і способи створення лісових насаджень

2. Полезахисне лісорозведення

3. Конструкції і типи змішування лісових смуг

4. Вплив лісових смуг на сільськогосподарські угіддя

1. Методи і способи створення лісових насаджень

Метод створення лісових культур - сукупність технологічних способів, що забезпечують створення лісових культур садінням сіянців, саджанців, живців і висіванням насіння, а також поєднанням садіння та висівання.

Згідно з ДСТУ 2980-95 “Культури лісові. Терміни та визначення” під садінням лісу розуміють висаджування лісового садивного матеріалу однієї чи кількох порід дерев і чагарників для створення лісових культур, а під висіванням лісу - висівання насіння лісових порід на лісокультурній площі для створення лісових культур.

У практиці лісового господарства і агролісомеліорації найбільшого поширення набуло садіння. Це пов’язано з тим, що сіянці і саджанці є дещо стійкішими до умов навколишнього природного середовища порівняно зі сходами, які з’являються з насіння. Зазвичай вони ростуть інтенсивніше, що прискорює час зімкнення культур, менше потерпають від конкуренції трав’яної рослинності.

Створення штучних насаджень висіванням також має свої переваги порівняно із посадкою. Процес висівання технологічно простий і менш трудомісткий порівняно з садінням. Переваги такого методу проявляються і у відсутності потреби в лісових розсадниках, у насадженнях не пошкоджуються кореневі системи рослин, що має місце під час викопування садивного матеріалу в розсадниках. Поряд із цим на постійній лісокультурній площі кореневі системи висіяних порід глибше проникають у ґрунт, добуваючи воду і поживні речовини, що створює сприятливі передумови для вирощування біологічно стійких і довговічних насаджень. Але посіви більшою мірою потребують частих і тривалих доглядів, а також частіше пошкоджуються птахами, гризунами, різними дикими тваринами.

До основних способів висівання лісу відносять: рядковий, рядково-ямковий, стрічковий, біогрупами, врозкид.

Рядковим вважається висівання, при якому насіння загортається у ґрунті в посівну борозну рядками, що розташовані лінійно на певній відстані один від одного. Відстань між насінням у рядку також приймається рівномірною і залежить від виду деревної рослини.

Рядково-ямковий висів передбачає розміщення насіння у посівному рядку по кілька штук у кожній ямці. Ямки являють собою окремі посівні місця, що розташовані рядами рівномірно по площі. Відстань між ямками в рядку визначається густотою культур і приймається 0,3, 0,5, 0,75 м залежно від схеми висіву.

Стрічкове висівання проводять на кількох рядках, які наближені один до одного та утворюють стрічки. Відстань між рядками в стрічці приймається значно меншою, порівняно із відстанню між крайніми рядками сусідніх стрічок, що також залежить від густоти культур і схеми висіву.

Висівання біогрупами забезпечується сівбою на незначній за розміром площадці (0,25x0,25; 0,5x0,5; 1,0x1,0; 1,0x2,0 м) кількістю від ЗО до 50 насінин. Сходи, які з'являються на кожній площадці, в процесі росту формують біогрупи відповідної породи. Відстань між біогрупами визначається схемою сівби.

Висів врозкид здійснюється за допомогою наземних машин та механізмів, а також літальних апаратів з повітря. Цей спосіб найчастіше застосовується для закріплення рухомих пісків.

Процес створення штучних насаджень передбачає дотримання відповідних схем змішування рослин, що встановлюються порядком точного взаємного розташування рослин різних порід на лісокультурній площі. Схема змішування у свою чергу визначається типом змішування рослин - тобто особливістю спільної участі в лісових культурах деревних порід різних груп (головні, супутні та кущові породи). На практиці розрізняють деревно-тіньовий, деревно-чагарниковий і комбінований типи змішування.

Тип змішування залежить від способу змішування рослин, що передбачає порядок групування на лісокультурній площі дерев однієї породи відносно дерев інших порід. У виробничих умовах використовують такі основні способи змішування: рядками, почергово в рядку, ланками в рядку, кулісами, шаховий. Кожен із способів змішування може бути застосований у будь-якому типі змішування, як окремо, так і в поєднанні з іншими способами. Важливе значення таке поєднання способів має під час створення лісомеліоративних насаджень, яке забезпечує швидке зімкнення крон у культурах, підвищує захисні якості та протиерозійні властивості насаджень, сприяє формуванню конструкцій лісових смуг тощо. Наприклад, у полезахисному лісорозведенні широко застосовується поєднання рядкового (середні рядки із головної породи) і почергового в рядку (узлісні рядки із чергуванням супутньої і кущової породи) способів змішування.

Важливе значення під час створення та формування штучних насаджень має густота культур, яка визначається кількістю рослин, що вирощуються на одиниці площі. Цей показник залежить від типу лісорослинних умов, категорії лісокультурної площі, біологічних і ценотичних особливостей порід, функціонального призначення насадження, можливостей використання засобів механізації у процесі лісокультурних робіт тощо. За різних лісорослинних умов дерева одного виду проявляють різну інтенсивність росту, що також необхідно
враховувати під час визначення густоти садіння. Під час лісокультурних робіт використовують такі основні способи садіння: рядковий, стрічковий, коридорний, біогрупами, широкосмуговий, вузькосмуговий. Вибір способу садіння залежить від типу лісорослинних умов, стану лісокультурної площі, біологічних властивостей деревних і кущових порід, наявності відповідних засобів механізації та економічних особливостей району лісовирощування.

Рядкове садіння передбачає розміщення садивних місць паралельними рядками, з рівномірним розміщенням на лісокультурній ділянці.

Під час стрічкового способу садіння забезпечується утворення стрічки з двох або кількох наближених рядків. Відстань між рядками у стрічці однакова, а віддаль між стрічками приймається значно більшою. Значення цих показників, а також відстань між садивними місцями в ряду визначаються схемою садіння. Садіння коридорами застосовується на зрубах, що заросли малоцінними породами, які досягли висоти 2-3 м. У таких зарослях прорубують коридори завширшки не менше однієї висоти рослин. Між коридорами залишають невирубані куліси завширшки 4, 6 або 8 м. У коридорах здійснюють обробіток грунту і висаджують сіянці або саджанці головної породи на відстані 0,5-1,5 м між садивними місцями в ряду. Для уникнення загрози затінення головної породи на другий-третій рік коридори збільшують.

Садіння біогрупами використовується під час створення часткових культур. На підготовлених площадках розміром (0,25х0,25; 0,5х0,5; 1,0х1,0; 1,0х2,0м) висаджують від 3 до 5 рослин, з яких під час росту формується біогрупа. Розміщення біогруп проводиться рівномірно по площі, або узгоджується з природним підростом головної породи. Залежно від розміру біогруп та відстаней між ними їх кількість на 1 га може становити від 200 до 800 штук.

Широкосмугове садіння передбачає рівномірне розміщення рослин на досить широкій смузі (8-12 м), залишаючи міжсмугові простори такої ж ширини. Цей спосіб застосовують для заліснення довгих схилів, а також під час створення культур на згарищах за відсутності природного поновлення. В агролісомеліоративній практиці використовуються лісові смугові насадження різного функціонального призначення, зокрема смуги завширшки до 15 м використовують під час створення полезахисних і стокорегулювальних лісових насаджень, а завширшки 15-21 м – для прияружних і прибалкових лісових смуг.

Вузькосмугову посадку застосовують під час лісовідновлення на розкорчованих смугах завширшки 2,5 м. На таких смугах розміщують два ряди рослин із відстанню між рядами 1,0-1,5 м, а відстань між смугами залишають 3-8 м.

Як садивний матеріал найчастіше використовують сіянці і саджанці. Залежно від способу вирощування садивний матеріал може мати відкриту або закриту кореневу систему. Сіянці чи саджанці з відкритою кореневою системою одержують звичайним способом. Але під час садіння на постійне місце вони потребують спеціальної підготовки, яка полягає в їх сортуванні та обробці кореневих систем ґрунтовим розчином. Садивний матеріал із закритою кореневою системою вирощують у горщиках, контейнерах, брикетах тощо. Кореневі системи рослин до і під час садіння знаходяться у цілій неушкодженій грудці землі або субстраті.

Процеси садіння лісу можуть проводитися як за допомогою лісосадильних машин і механізмів, так і ручним способом. Залежно від умов лісокультурної площі лісосадильні машини (саджалки) поділяють на кілька груп: для садіння на скибах і мікропідвищеннях; на зрубах із перезволоженими ґрунтами; на зрубах із дренованими ґрунтами; на відкритих площах і під час полезахисного лісорозведення; на піщаних і кам’янистих ґрунтах; на терасах у шкілках розсадників; для садіння та пересаджування великих саджанців. У контексті створення лісомеліоративних насаджень різного функціонального призначення найчастіше використовують саджалку сіянців начіпну (ССН-1) для створення полезахисних смуг, для захисного лісорозведення застосовують саджалку СЗЛ “Сула”, а для створення насаджень на схилах стрімкістю до 12° - лісосадильний агрегат ЛПА-1.

Використання ручного способу зумовлене наступними причинами: розчленованістю рельєфу місцевості на дрібноконтурні ділянки, що унеможливлює проведення садіння з використанням машин і механізмів; створенням часткових культур під пологом лісу; доповненням лісових культур на площі механізованої садіння тощо. Важливе значення для забезпечення нормального росту і розвитку лісових культур має проведення доглядів за ними. Догляд за лісовими культурами передбачає сукупність агротехнічних і лісівничих заходів, що застосовуються для поліпшення умов приживлюваності та зростання деревних і кущових порід. До комплексу агротехнічних заходів відноситься обробка грунту, садіння та виправлення рослин, знищення бур’янів, боротьба з шкідниками та збудниками хвороб рослин. До лісівничих заходів догляду належать рубки догляду, що проводяться на різних етапах розвитку штучних насаджень.

2. Полезахисне лісорозведення

До основних і найпоширеніших несприятливих та шкідливих природних явищ відносяться: посухи і суховії, хуртовинні і холодні вітри, вітрова ерозія ґрунтів, а також пилові бурі, як катастрофічний прояв дефляції.

Посухи і суховії, як шкодочинні природні явища, часто проявляються одночасно. Суховій - сухий, з високою температурою повітря, вітер. Він має екстремальні погодні показники і, як правило, напрямок східних румбів (східний, панічно-східний, південно-східний).

Посухи – це поєднання такої нестачі опадів і підвищеної випаровуваності, які при відсутності необхідного рівня агротехніки спричиняють невідповідність між потребою рослин у волозі і надходженням її з ґрунту, а внаслідок цього – зниження врожаю. Розрізняють посуху атмосферну, ґрунтову і загальну.

Атмосферна посуха виникає за тривалої (10-200 днів) відсутності опадів з одночасним надмірним надходженням сонячної радіації (в середньому за добу на 4-7% більше пересічної багаторічної величини, яка перевищує середню добову величину) і дещо вищій температурі повітря (на 2-4° за місяць більше середньої багаторічної). Атмосферна посуха зумовлена антициклонами і може охоплювати 5(10)-50% і більше території України з повторюваністю відповідно від 4 до 1 року за кожні 10 років. Найчастіше атмосферна посуха спостерігається в південно - східній степовій частині України і дуже рідко - в північно-східній.

Ґрунтова посуха настає внаслідок нестачі опадів за збільшеного сумарного випаровування на посівах з непристосованою агротехнікою (невдалі попередники, шаблонний обробіток ґрунту, внесення надмірних доз добрив тощо).

Суховій (сухий, гарячий вітер) характеризується такими показниками: низька відносна вологість, висока температура повітря (25° і вище), значна швидкість (понад 5 м/с на висоті флюгера), випаровуваність з відкритої водної поверхні становить понад 8 мм за добу.

Виникають суховії на периферії антициклону внаслідок трансформації повітряних мас, переважно за вітрів східних, південно-східних і північних напрямків. Під час прояву суховіїв відбувається інтенсивне випаровування з поверхні ґрунту, порушується водний режим і обмін речовин у рослин. Це призводить до ушкодження сільськогосподарських культур (пожовтіння і підсихання листя, запал злакових) та зниження врожаю чи навіть до його втрати. Суховії бувають у степовій і напівпустельній зонах, а також в окремих районах Лісостепу. На території України є два осередки з великою кількістю суховіїв: на сході (головним чином Луганська і Донецька області) та на півдні (Миколаївська, Дніпропетровська, Запорізька і Херсонська області та степові райони Криму). Середня кількість днів із суховіями за теплий період становить 25-30, а в окремі роки - 50-60 днів.

Хуртовинні вітри - це вітри зимового періоду, що мають швидкість понад 5-10 м/с. Володіючи значною кінетичною енергією, вони підхоплюють і переносять маси снігу. Сніг, що випав раніше, переноситься у приземних шарах повітря. Це можливо за умови, якщо сніг сухий і окремі сніжинки не злипаються, розламуються на дрібніші частинки, які у масі легко переносяться вітром. Таке явище називається низоІою хуртовиною, або поземкою. Низова хуртовина починається за швидкості вітру 7- 8 м/с, тоді як у суху морозну погоду - за значно меншої швидкості. Якщо вітер підхоплює і переносить сніг, який падає у певний момент, то це прояв верхової хуртовини.

Одночасне поєднання верхової та низової хуртовини має назву загальної хуртовини.

Негативний вплив хуртовинних вітрів полягає у тому, що вони переносять сніг з рівних і підвищених ділянок та відкладають його в понижених елементах рельєфу, де швидкість вітру менша. При цьому ділянки, з яких знесений сніг, оголюються. Якщо на них є озимі посіви, то їх засікає крупинками снігу, вони висушуються морозними вітрами, вимерзають, нерідко оголені посіви видуваються. Поля, з яких знесений сніг, недоотримають вологи, що робить більш ймовірною загрозу грунтової посухи у весняний і літній періоди. А в низинах, де накопичується сніг, сільськогосподарськи культури можуть загинути від вимокання і випрівання.

Хуртовинні вітри спричиняють засипання сніговими заметами транспортних шляхів, тваринницьких і господарських споруд, населених пунктів. Замети на польових дорогах біля захисних лісових насаджень ускладнюють прохід сільськогосподарських машин у весняний період, коли ґрунт на полях уже придатний для обробітку.

Холодні вітри - це повітряні маси, температура яких нижча від середньорічної температури повітря для певного району і в певну пору року. Пов'язання з періодом року необхідне, оскільки та сама температура вітрового потоку в зимовий період не вважається негативним явищем, а у весняний завдає непоправної шкоди сільському господарству.

Відомо, що рослини в період спокою використовують різноманітні механізми, які дають змогу витримувати низькі температури. Однак холодні вітри, діючи зимою на незахищені частини рослин, спричинюють не тільки їх переохолодження, а й обезводнювання тканин - незворотний процес, який призводить до їх загибелі.

На початку сокоруху, розпускання квіткових і листкових бруньок, коли тканини рослин насичені водою, холодні вітри спричиняють їх замерзання, внаслідок чого утворені в клітинах і міжклітинному просторі кристалики льоду руйнують тканини, що призводить до їх загибелі. Крім того, під час замерзання відбувається незворотна коагуляція деяких речовин клітини.

У ранній весняний період під впливом холодних вітрів можуть до останку загинути врожаї садів та ягідників, якщо дія вітрів збігається з цвітінням. На полях, не захищених снігом, під дією холодних вітрів вимерзають озимі посіви. Під час великих морозів вони сприяють вимерзанню навіть старих садів, викликаючи повну або часткову загибель бруньок і камбію скелетних гілок крони. У суворі зими 1939-1940, 1968-1969 рр. холодні вітри призвели до загибелі сільськогосподарських посівів, садів і ягідників.

Не меншої шкоди завдають холодні вітри у весняний період і на початку літа. Під впливом низьких температур принесених ними повітряних мас можуть виникнути заморозки - короткочасні зниження температур нижче 0°. Від заморозків гинуть не лише квіти і квіткові бруньки, а й молоді пагони і листки деревних рослин, сходи сільськогосподарських культур. Пересів вимагає додаткових витрат насіння, додаткового обробітку ґрунту. Крім того, втрачаються оптимальні строки сівби.

Під впливом низьких температур повітря у весняний і ранній літній період ямними безхмарими ночами може відбуватися втрата тепла з поверхні ґрунту у вигляді довгохвильового випромінювання. Температура поверхні ґрунту тоді набуває від'ємних значень, внаслідок чого настає радіаційний заморозок. Охолоджене біля поверхні ґрунту повітря, яке є більш важким, поступово накопичується в низинах. Якщо такий стік повітря зустріне перепону у вигляді лісової смуги, то може виникнути застій повітря з низькими температурами. Для запобігання такому явищу необхідно стежити, щоб у місцях можливого накопичення холодного повітря у лісосмугах були проміжки для його проходження. Це особливо важливо для лісових смуг, створених навколо садів, ягідників, городів.

Вітрова ерозія ґрунтів. Пилові бур. Вітрова ерозія ґрунтів розподіляється на види. Нормальна дефляція відбувається у природі повільно і компенсується процесами ґрунтоутворення. Повсякденна ерозія характеризується запиленістю ґрунтових доріг і полів під час проходження сільськогосподарських агрегатів, або під копитами стад тварин. Зимове видування ґрунту, пилові(чорні) бурі стаються у без сніговий період на оголених і розорених територіях.

Умовами вітрової ерозії ґрунтів є: еродованість і піддатливість ґрунту дефляції, клімат (кількість опадів, посушливість, вітровий режим), рельєф, геологічний склад материнських (ґрунтоутворюючих) порід, ґрунтові умови (генотип ґрунту, шорсткість поверхні, структура, вологість, механічний склад), рослинність (повнота і розвиток сільськогосподарської рослинності, наявність стерні тощо), пилозбірна площа - ширина поля в напрямку панівних вітрів (контурність полів, наявність лісових смуг і лісових масивів, лісистість території) та господарська діяльність людини (культура землеробства).

Періодичність пилових бур відзначається наступна: у посушливих районах - один раз на 3-5 років, а в більш вологих - один раз на 10-20 років. За останні 100 років найбільш катастрофічні пилові бурі спостерігалися в 1€92, 1928, 1948, 1960, 1969 і 1984 рр.

Нижче наведено вірогідність виникнення пилових бур в Україні у зональному і сезонному аспектах. Так, на Поліссі і у Лісостепу вона становить навесні - 29%, влітку - 61, восени - 10 і зимою - 0,3%; у Степу - 45%, 35, 17 і 3% відповідно.

Пилові бурі – це катстрофічний прояв вітрової ерозії грунтів. Найчастіше пилові бурі бувають у Степу, особливо у північно-східній його частині, і виникають під час поєднання низки факторів: велика швидкість вітру (понад 12-15м/с) на висоті флюгера і понад 3-5м/с біля поверхні грунту, значна розораність територій і недостатнє покриття ґрунту рослинністю, посушливість клімату, тривалий бездощовий період і сухий ґрунт, недостатня полезахисна лісистість і захищеність полів лісовими смугами, низька загальна культура землеробства, недотримання основних правил агротехніки вирощування сільськогосподарських культур. Пилові бурі найчастіше (близько 45%) спостерігаються в Степу, охоплюють великі простори і завдають величезних збитків сільському господарству. При цьому дрібнозем і пил виноситься далеко за межі їх прояву.

Шкода від пилових бур. На Поліссі пошкоджено вітровою ерозією внаслідок пилових бур 0,5 млн га, в Лісостепу - 1 і Степу - 5 млн га, що в сумі складає 6,5 млн га, або 21% ріллі. В Україні під час рядових пилових бур (через 3-5 років, а то майже й щорічно) пошкоджується 1-2 млн га озимих хлібів, а катастрофічних - понад 10-15 млн га. Під час пилової бурі 1969 р. в Україні еродовано близько 12 млн га сільськогосподарських угідь, у т. ч. орних земель -8,1 млн га (26%). Завдається колосальних збитків іншим галузям господарства: заносяться пилом транспортні шляхи, іригаційні системи і навіть населенні пункти, обриваються лінії зв'язку і електропередач, порушується режим підприємств тощо.

Агролісомеліоративне районування. За даними Українського НДІ лісового господарства та агролісомеліорації і Українського НДІ землеробства, територія України має 15 агролісомеліоративних районів. Детальна характеристика зазначених агролісомеліоративних районів наведена в їх описі, а основний асортимент деревних і кущових порід, рекомендованих для лісорозведення по цих районах, представлено у додатку до опісі.

Поняття про полезахисні лісові смуги. Головне призначення полезахисних лісових смуг. Полезахисні лісові смуги є одним із засобів боротьби з несприятливими природними явищами, які поліпшують природні умови, підвищують стабільність сільського господарства. Вони виступають першою ланкою системи лісомеліоративних насаджень і відіграють важливе полезахисне і загальноекологічне значення. Ці лісомеліоративні насадження розміщуються уздовж меж полів у рівнинних умовах і на схилах крутістю 1,5-2°. Лісові смуги є елементом надзвичайно високої культури землеробства, стабільності сільськогосподарського виробництва і резервом вирішення продовольчої проблеми та безпеки держави, а також біодизайном, який покращує умови роботи і проживання людини.

Лісові смуги, яким притаманні основні елементи лісового біоценозу, мають біологічну стійкість і високу полезахисну ефективність у будь-яку пору року. Біологічна стійкість забезпечується надійним ростом у молодому віці, максимально можливою висотою за таких умов і довговічністю.

Згідно із ДСТУ 4874:2007, полезахисні лісові смуги - це штучні захисні лісові насадження у вигляді стрічок, які слугують для захисту ріллі і сільськогосподарських культур від впливу шкодочинних природних і антропогенних чинників.

Головне призначення полезахисних лісових смуг – вітроломне, зниження швидкості вітру на прилеглих полях. Під захистом лісових смуг, насамперед, зменшується швидкість вітру (суховіїв, вітрів хуртовинних та холодних, пилових бур), а потім поліпшуються інші елементи мікроклімату, відбувається снігозатримання, захищається грунт від дефляції, зберігається і покращується родючість ґрунту, підвищується врожайність сільськогосподарських культур.

Важливим показником, який характеризує вплив лісових смуг на прилеглі сільськогосподарські угіддя, є полезахисна лісистість - відношення площі всіх категорій лісових смуг до площі полів, захищених ними. Нині середня полезахисна лісистість рівнинної території України становить майже 1,4%, за необхідного оптимального середнього показника 3%. Для умов Полісся оптимальна полезахисна лісистість має знаходитись на рівні 2%, Лісостепу - 3, Степу (залежно від ґрунтових умов) - 4-6%. На піщаних і супіщаних ґрунтах цей показник збільшується у 1,5-2 рази.

Найефективнішими є системи полезахисних лісових смуг, які здатні при досягненні проектної висоти істотно захищати сільськогосподарські угіддя.

Полезахисні лісові смуги створюються на рівнинних ділянках або землях з невеликими нахилами (до 2-3°). У цих умовах вони зменшують інтенсивність водної ерозії. На схилах, де інтенсивність водної ерозії значна, застосовують стокорегулювальні лісові смуги, які мають в основному протиерозійне значення. Під час створення смуг враховують, щоб вони мали здатність послабити ді вітрів і сприяти рівномірному розподілу снігу на полях.

Крім полезахисних лісових смуг, у практиці захисного лісорозведення для захисту сільськогосподарських угідь від несприятливих кліматичних умов використовують такі лісові смуги: садозахисні, вздовж каналів на зрошуваних і осушених землях, на пасовищах, здовж транспортних магістралей тощо.

Слід зазначити, що всі лісомеліоративні насадження, які прилягають або розташовані на сільськогосподарських угіддях, позитивно впливають на них, знижують швидкість вітру, поліпшують мікроклімат, сприяють снігозатриманню на полях і запобігають водній і вітровій ерозії.

3. Конструкції і типи змішування лісових смуг

Конструкція лісової смуги визначається будовою її повздовжнього вертикального профілю в листяному стані, що визначає її аеродинамічні властивості. Згідно з ДСТУ 4874:2007 виділяють наступні конструкції лісових смуг:

продувна із просвітами площею понад 30-60% і до 10% відповідно в нижній та верхній частинах повздовжнього вертикального профілю;

щільна майже без просвітів (до 10%) на всьому повздовжньому вертикальному профілю;

ажурна з рівномірно розташованими просвітами площею від 15 до 35% за всім повздовжнім вертикальним профілем;

ажурно-продувна із просвітами площею понад 60% у нижній приземній частині повздовжнього вертикального профілю і площею від 15 до 35%, рівномірно розташованими у верхній частині.

Згідно з вищенаведеним стандартом під ажурністю розуміють відношення площі просвітів у відповідній характерній частині повздовжнього вертикального профілю лісової смуги в листяному стані до загальної площі відповідної частини профілю.

До лісових смуг оптимальних конструкцій висуваються наступні вимоги: біологічна стійкість (інтенсивний ріст у молодому віці, максимально можлива висота за цих умов і довговічність),; висока полезахисна ефективність в будь-яку пору року (запобігання суховіям і пиловим бурям, добрі снігозатримувальні і снігорозподільчі властивості); наявність в екстремальних умовах (сильні вітри і тривалі посухи) лісівничого і меліоративного «запасу міцності», відповідність економному використанню родючих орних земель (бути допустимо вузькими); відповідність естетичним вимогам.

Типи змішування лісонасаджень бувають наступні: деревно- чагарниковий, деревно-тіньовий і комбінований (змішаний). Деревно-чагарниковий тип змішування формується за участю не більше 70% деревних і не менше 30% кущових порід за кількістю садивних місць. За змішаного типу участь деревних порід становить понад 70%, а кущових - до 30%. Деревно-тіньовий тип змішування передбачає відсутність кущових порід, або їх наявність не більше 5%.

Взаємозв'язок конструкцій і типів змішування лісових смуг переважно такий: щільна конструкція вузьких смуг має деревно- чагарниковий, продувна і ажурно-продувна - деревно-тіньовий, а ажурна - комбінований тип змішування. Помірно продувна і помірно ажурно-продувна конструкції та широка лісова смуга щільної конструкції мають також комбінований тип змішування.

Полезахисні лісові смуги в межах грунтово-кліматичних зон повинні мати такі конструкції і типи змішування: на Поліссі і в Лісостепу - продувну, деревно-тіньовий тип змішування (головне їх призначення - снігозатримання і снігорозпо^іл); у Степу - ажурну, комбінований тип (запобігання суховіям і пиловим бурям). У південному Лісостепу і північному (чорноземному) Степу є оптимальними лісові смуги помірно продувної конструкції, яка має комбінований тип змішування.

Полезахисним лісовим смугам оптимальних конструкцій, які мають високу полезахисну ефективність і біологічну стійкість, повинні бути притаманні риси і елементи лісового біоценозу: зайнята певна площа і невелика ширина (допустимо вузькі): високозімкнений головний полог та розвинуті другий ярус і підлісок; сформована лісова підстилка за відсутності задерніння грунту степовою злаковою рослинністю у середніх міжряддях.

До полезахисних лісових смуг оптимальних конструкцій відносять вузькі (завширшки до 10-15 м) лісові смуги із середньою ажурністю 10-20% і вітропроникністю 30-50%. Це, зазвичай, лісові смуги щільної конструкції з ажурністю уздовж всього вертикального профілю до 10%Ю ажурної те ж до 20%, продувної – із ажурністю між стовбурами 30-50%, а в кронах - до 10%, і ажурно-продувної - між стовбурами 30-40%, а в кронах - 10-15%.

Такі лісові смуги (окрім першої з щільною конструкцією) рекомендуються, як біологічно стійкі і високоефективні лісонасадження для умов Лісостепу і Степу (див. табл. 5.2). Лісові смуги щільної конструкції (завширшки 10-15 м), які відзначаються максимальною біологічною стійкістю, високою полезахисною ефективністю і найбільш близькі до повноцінного лісового біоценозу, є перспективними для умов Степу і південного Лісостепу під час створення систем полезахисних лісових смуг та запровадження ґрунтозахисної системи землеробства.

4. Вплив лісових смуг на сільськогосподарські угіддя

Дальність ефективного захисту лісової смуги визначається відстанню від неї з навітряної і завітряної сторін, у межах якої суттєво знижується дія несприятливих природних чинників. На більшій відстані між лісовими смугами порушуються системні зв'язки, хоча загальний екологічний позитивний вплив сягає 50- 100Н.

Зона до 25-ЗОН вважається зоною ефективного агрономічного впливу, оскільки в пункті 25(30)Н від лісових смуг відзначається ще суттєвий (на 10-20%) позитивний вплив лісонасаджень на елементи мікроклімату.

Вплив лісових смуг на зменшення швидкості вітру. Швидкість вітру на залісених ділянках менша, ніж на відкритих просторах. За багаторічними метеорологічними даними середня швидкість вітру в лісовій зоні складає 3,1-3,4, а в південно-східних районах - 4,1 м /с.

Полезахисні лісові смуги, які розміщені на відкритій місцевості, є перепоною для шкідливої дії вітрів, оскільки зменшують їх швидкість і вертикальний повітрообмін та поліпшують мікроклімат на полях.

Ступінь зменшення швидкості вітру і вертикального повітрообміну, а отже, і вплив їх на мікроклімат на полях, оточених лісосмугами, суттєво залежить від конструкцій полезахисних лісосмуг.

Ефективність лісових смуг залежить від їх висоти (вона зростає прямо пропорційно висоті смуги). Дальність впливу лісових смуг на швидкість вітру досягає 50 і навіть 100 висот смуги. Із посиленням швидкості вітру дальність їх впливу збільшується. Проте зона господарського ефективного зниження швидкості вітру обмежується 30-35Н із навітреної і 5Н з навітреної сторони смуги. У цій зоні за смугами оптимальних конструкцій швидкість вітру знижується в середньому на 45%.

Встановлено, що найбільша вітроломна дія смуг при вітрах, які направлені перпендикулярно до них, із зменшенням кута напряму їх дія послаблюється. Найзначніше це відбивається на дальності впливу смуг. У разі відхиленні напряму дії вітру від перпендикулярного до смуги (до 30°), зниження захисної дії останньої досягає 13%, при збільшенні кута (до 45°), дальність впливу знижується на 13-45%. Тому для отримання максимального захисного ефекту полезахисні лісові смуги необхідно розміщувати перпендикулярно домінуючим суховійним вітрам. Допускається відхилення напряму лісових смуг від перпендикуляра до напряму домінуючих шкідливих вітрів до З0⁰.

Вплив лісових смуг на температуру та вологість повітря. При зменшенні швидкості вітру і вертикального обміну знижується теплообмін. Це призводить до того, що вранці і вдень (коли зростає сонячна інсоляція) температура повітря в зоні зниження швидкості вітру лісовими смугами підвищується, а ввечері та вночі знижується. Чим жаркіша і сухіша погода, тим інтенсивніше відбувається нагрівання й охолодження приґрунтових шарів повітря, тим сильніший вплив лісових смуг на його температуру.

Дослідженнями встановлено, що смуги щільної конструкції можуть підвищувати температуру повітря у зоні затишку на 1-3°С, а в окремих випадках - до 6°С. Смуги продувної конструкції підвищують температуру приґрунтових шарів повітря в межах 1°С.

Теплова дія лісових смуг проявляється сильніше, ніж охолоджуюча. Вона може бути позитивною на початку вегетаційного періоду і сприяє проникненню теплолюбних культур у північні райони. В окремих випадках у жарку погоду підвищення температури повітря при щільних смугах може спричинити опік рослин.

Зміна вологості приґрунтових шарів повітря під впливом лісових смуг залежить від зменшення ними швидкості вітру, вертикального обміну повітря і впливу на його температуру. При цьому приземні шари повітря під захистом лісових смуг значніше насичуються парами внаслідок випаровування води з ґрунту і транспірацією розвинутою рослинністю, у порівняно з відкритим ґрунтом.

У зв’язку із впливом температури відносна вологість повітря досягає свого максимуму вночі, в результаті чого на полях, захищених лісовими смугами, спостерігається масове випадання роси.

Вплив лісових смуг на випаровування вологи з грунту. Процес випаровування вологи з ґрунту взаємопов’язаний із вмістом продуктивних запасів вологи в ньому. Від опадів і випаровування в кінцевому результаті залежить врожайність сільськогосподарських культур. За цими показниками визначається посушливість клімату.

На рівень випаровування вологи з ґрунту впливає швидкість вітру, вертикальний обмін повітря, його вологість і температура. Проте основним фактором все ж є швидкість вітру. Чим більша швидкість вітру, тим сильніше смуги знижують випаровування з поверхні ґрунту.

Під час суховіїв лісові смуги зменшують на міжсмугових полях (у зоні 25-30 Н) випаровування в середньому на 25%, збільшуючи на таку ж величину і коефіцієнт зволоження. У вологу погоду вплив лісових смуг на випаровування зменшується. Збільшуючи коефіцієнт зволоження, лісові смуги ніби пересувають територію, що захищають, з посушливого півдня на північ. Все це свідчить про важливе значення лісових смуг для меліорації, поліпшення клімату, боротьби з посухою.

Вплив лісових смуг на tpaнcпipaцiю сільськогосподарських культур та снігорозподіл на полях. Полезахисні лісові смуги підвищують продуктивність транспірації сільськогосподарських культур та знижують її коефіцієнт, як показують дослідження, зниження коефіцієнта транспірації викликається в першу чергу змінами під впливом лісових смуг вітрового режиму, що призводить до підвищення вологості повітря. Менші коефіцієнти транспірації відповідають зоні найбільшого зниження швидкості вітру і підвищення температури повітря.

Вплив лісових смуг на снігозатримання. На захищених лісовими смугами полях затримується практично весь сніг. Це пов’язано із зменшенням швидкості вітру. Дуже важливим моментом є особливості розподілу снігу на захищених смугами полях, що у свою чергу залежить від конструкції лісових смуг

Продувні смуги розподіляють сніг на полях ефективніше, ніж ажурні. Всередині лісових смуг сніг не накопичується, проте інколи можливі видування снігу і ґрунту. Максимальна величина кучугури в полі, у зоні найменшої швидкості вітру, рідко перевищує 1 м.

Щільні смуги в результаті зниження швидкості вітру в смугах і на завітреній стороні сприяють відкладанню снігу в цих місцях у вигляді кучугур висотою до 3 м і більше. Утворені снігові вали з короткими (до 50 м) шлейфами викликають сніголам в смугах і нерівномірне зволоження захищених полів. Накопичення великих масивів снігу поблизу смуги призводить також до неодночасного його танення, що затруднює проведення весняних сільськогосподарських робіт.

Лісові смуги ажурної конструкції розподіляють сніг на полях дещо рівніше, ніж щільні, що пояснюється послабленням ними швидкості вітру на великих відстанях. Мінімальна швидкість вітру в цьому випадку спостерігається на відстані від смуги 2-3 Н. Тут, як правило, відкладається сніговий намет висотою до 1,5 м. Шлейф снігу під впливом смуги утворюється в зоні найбільшого зниження швидкості вітру із завітреної сторони смуги довжиною 10-13 Н.

Проте для більш рівномірного розподілу снігу навіть продувними смугами необхідно за межами нового шлейфу здійснювати додаткові заходи щодо снігозатримання.

Вплив лісових смуг на вологість ґрунту і ґрунтоутворення. Значно впливає на вологість ґрунту здатність лісових смуг до затримання і розподілу снігу. Найбільше весняне промочування ґрунту спостерігається під сніговими наметами і в зоні снігових шлейфів. Надходження талої води в ґрунт залежить від промерзання і розмерзання ґрунту, оскільки мерзлий ґрунт практично водонепроникний.

Встановлено, що завдяки теплотворному впливу потужнішого і пухкого снігового покриву і зменшення швидкості вітру глибина промерзання ґрунту під захистом лісових смуг менша, ніж у відкритому полі. У зв’язку із зміною під впливом смуг мікроклімату і наявністю менш теплопровідного пухкого і потужного шару, сніг тут тане повільніше, ніж на не захищених полях. Різниця в часі сходу снігу становить 5-7 днів.

У зоні снігових шлейфів, що утворилися завдяки смугам продувної конструкції, додаткове зволоження складає 30-50 мм, а під сніговими наметами - 150-200 мм. Це сприяє підвищенню врожайності на 3-5 ц/га.

Степові ґрунти під пологом лісових смуг швидко та істотно змінюються. Причинами змін є значні дози промивання ґрунту за рахунок додаткового зволоження і часткового затримання поверхневого стоку при розміщенні лісосмуг на схилах.

Значне накопичення снігу в смугах і підвищення водопроникності ґрунтів під ними призводить до глибокого промочування підґрунтя і сприяє процесу вилуговування, що впливає в першу чергу на зниження глибини закипання карбонатів.

Вплив лісових смуг на врожайність сільськогосподарських культур. Перші відомості про сприятливий вплив лісових смуг на врожайність сільськогосподарських культур були отримані піонерами полезахисного лісорозведення В.Я. Ломиковським і М.І. Шатиловим. Про це ж свідчать дані, одержані А.А. Бичихиним, К.Є. Собеневським і Г.М. Висоцьким.

За останні 15-20 років вплив лісомеліоративних насаджень на врожайність сільськогосподарських культур, які вирощували під захистом лісових смуг, вивчався багатьма науковцями та представниками виробничої сфери. Одержані при цьому дані свідчать про високу полезахисну ефективність лісових смуг.

На основі обробки масових даних були розроблені нормативи прибавок врожаю основних сільськогосподарських культур від меліоративного впливу полезахисних лісових смуг. У середньому прибавка врожаю зернових по Україні під впливом лісових смуг складає 4,2 ц-га'¹, або 16% врожаю на незахищених полях.

У зв’язку з хімізацією сільського господарства роль лісових смуг значно зростає, адже мінеральні добрива ефективні лише за умови достатнього зволоження. У свою чергу, і добрива підвищують ефективність лісових смуг. На полях, захищених лісовими смугами, завдяки більшій вологості ґрунту та кращій його структурі добрива швидше переходять в ґрунтовий розчин і вбираються коренями рослин.

Створення полезахисних лісових смуг є одним із суттєвих засобів підвищення продуктивності сільського господарства.

1. Поняття обміну речовин і енергії.

2. Особливості енергетичного обміну.

4. Обмін вуглеводів.

5. Обмін жирів.

3. Білковий обмін.