В 1991–1999 гг. сельское хозяйство Забайкальского края сильно пострадало от экономического кризиса (были распущены колхозы и совхозы). В это время значительно сократилось использование земельных ресурсов (пашен, сенокосов и пастбищ).
На сегодняшний в крае используется только 15–18 % пашен (200–300 тыс. га).
С этого периода началось постепенное наступление лесной растительности на степь. Возможно, эти процессы наблюдались и раньше, но до 90-х годов XX века пашни ежегодно засевали сельскохозяйственными растениями, на пастбищах пасли скот, а на сенокосах косили траву. Поэтому зарастание сельскохозяйственных угодий древесными породами не происходило.
Установлено, что массовое возобновление древесных пород на неиспользованных сельскохозяйственных землях в крае происходит через 5–11 лет, в основном, сосной обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Поэтому, начиная с 1991 года, нами проводится регулярное изучение особенностей и характера возобновления древесных растений на неиспользованных сельскохозяйственных землях в бассейнах р. Амур, р. Ингода, р. Онон и р. Аргунь. С этой целью изучаются климатические условия и сроки, когда пашни утрачивают свое значение для сельского хозяйства и, когда можно перевести заросшие лесом пашни в государственный лесной фонд. Определяется видовой и возрастной состав появившегося леса, его жизнестойкость и использование в народном хозяйстве.
Целью данной работы явился анализ влияния экологических факторов на естественное возобновление леса на неиспользованных сельскохозяйственных землях в бассейне р. Ингода.
Для этого определяли количество подроста на 1 га по годам, возраст, семеношение, прирост по годам, а так же биологическую устойчивость, чтобы воспользоваться силами природы для естественного заращивания нелесных земель и сформировать устойчивые и долговечные насаждения.
Водосборная площадь бассейна р. Ингода составляет 37200 км2 или 3720000 га. Протяженность реки – 708 км. Р. Ингода является левым притоком р. Амур. В долине реки расположено 3 административных района: Ингодинский, Читинский, Карымский. До 1991 г. площадь пашен в долине этой реки составляла 221,0 тыс. га, сенокосов и пастбищ – 599,0 тыс. га, а в целом лесной фонд – 2900 тыс. га. Лесистость всего бассейна составляет 60,8 %. Непокрытая лесом площадь (вырубки, гари) – 220 тыс. га. С запада на восток по долине проходит Забайкальская железная дорога и автодорога Москва – Хабаровск. Эти две дороги ежегодно создают напряженную пожарную обстановку.
Климат долины р. Ингода резко континентальный. Среднегодовая температура от – 1 до – 2 °С. Годовая амплитуда среднемесячных температур воздуха составляет 42–45 °С. Согласно агроклиматического районирования, эта территория отнесена к лесостепным районам, к зоне с недостаточным увлажнением.
Своеобразие климата выражается в сумме и распределении осадков, основная доля которых (до 70 %) выпадает в теплый период, а оставшаяся часть – в зимний и весенний периоды. Высота снежного покрова, в среднем, составляет 5–15 см, что не предохраняет почву от действия сильных морозов. В результате, в конце февраля, почва промерзает до трех и более метров. Из-за больших колебаний температуры и низкого запаса продуктивной влаги на поверхности почвы образуются трещины глубиной до 10 см. В марте-апреле, вследствие большой сухости воздуха, снежный покров испаряется, не оказывая существенного влияния на увлажнение почвы. Испаряемость за зимний период составляет 20–25 мм. Весной, когда разрушается азиатский антициклон, наблюдается значительное усиление ветра и резкие понижения температуры воздуха. В результате, весной, почва медленно оттаивает и прогревается. В апреле-мае теплые дни часто сменяются резкими продолжительными похолоданиями с выпадением снега и сильным ветром. На свежем снегу часто образуется наст (снежная корка). Осадков весной выпадает мало, их среднемесячное количество в апреле-мае составляет 10–30 мм. В результате повышенной сухости воздуха (до 15–20 %) и почвы, очень сильных ветров, часто наблюдаются пыльные бури, интенсивно испаряется влага с полей, разрушается верхний плодородный слой почвы. Таким образом, создаются условия для развития почвенной и атмосферной засух с воздействием интенсивных суховеев. Относительная влажность воздуха в дневные часы снижается до 20–30 % и ниже. Часто число сухих дней за апрель-май достигает 35–40. Заморозки весной наблюдаются в середине июня и даже в начале июля. Продолжительность теплового периода (температурой воздуха выше 0 °С) составляет 150–1600 °С, безморозный период составляет 90–110 дней. Средняя месячная температура воздуха в июле, самом теплом месяце, составляет 18–20 °С. Дневные температуры могут достигать 35 °С и выше. Ночные температуры опускаются до 8–14 °С. Сумма температур (выше + 10 °С) составляет 1700–2000 °С. В июле-августе выпадает 60–70 % годовых осадков (200–250 мм). Осень наступает в начале сентября, в отдельные годы в конце августа. Заморозки начинаются при сравнительно высоких среднесуточных температурах. Осадков выпадает мало. Основным источником накопления продуктивной влаги в почве на весну следующего года являются осадки второй половины лета.
В ходе проведения исследований, нами было установлено, что характер естественного возобновления леса на сельскохозяйственных землях имеет определенную периодичность, на которую влияют: криогенные процессы на почве; урожай семян сосны обыкновенной; регулярное выпадение осадков в мае-июне; сумма положительных температур; зимнее укрытие всходов снегом; плотность почвы; сильные ветра весной.
В степных условиях создаются более жесткие условия для прорастания семян древесных растений по сравнению с лесостепными условиями. В лесу значительно теплее (с большими перепадами температур), быстрее пересыхает верхний слой почвы. Всё это сказывается на породном составе при зарастании сельскохозяйственных земель. Пока в основном встречается сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), редко – лиственница Гмелина (Larix gmelinii), береза плосколистная (Betula platyphylla).
При изучении естественного возобновления сосны и лиственницы на бывших сельскохозяйственных угодьях, было установлено, что в долине реки Ингода в лесостепной зоне чистые сосновые насаждения формируются на сухих, достаточно бедных почвах, на более влажных (свежих) супесчаных почвах к сосне примешивается лиственница в составе от 5 % до 10 % и березы до 1 %.
В ходе проведения исследований было установлено, что семена сосны опадают в апреле-июне месяце и разносятся ветром средней силы на расстояние до 5–7 км от семеносящих насаждений. У лиственницы и березы семена выпадают с осени до весны. Если семена опадают просто на плотную почву, они не прорастают или появившиеся всходы погибают: от иссушения верхнего слоя почвы, от высоких температур почвы, от поедания семян птицами и грызунами.
В условиях Забайкалья естественному возобновлению древесных пород способствуют криогенные процессы. За счет замерзания и оттаивания влажной почвы, на поверхности её образуются трещины глубиной до 4–9 см, шириной 2–3 см и разной длины. Семена, попадая в эти трещины, при подсыхании почвы засыпаются ею и тем самым сохраняются от поедания грызунами и птицами. В таких трещинах встречаются здоровые семена предыдущего года, от 10 до 30 % почвенного запаса семян. Семена в криогенных трещинах не только хорошо сохраняются, но и проходят стратификацию за счет перепада температур. Эти семена быстро прорастают после наступления благоприятных условий на 10–11 день, а свежеопавшие прорастают только на 17-18 день, в питомнике всходы появляются на 20–21 день [1]. По ГОСТу [2] к всходам относят 1-летние растения древесных пород, к самосеву 2–5 лет, к подросту – старше 5 лет.
В местных условиях из 10 лет сосна обыкновенная хорошо плодоносит 3, средне 5 и плохо 2. Неурожайных лет не бывает [3, 4].
Семена весной переносятся потоками ветра по воздуху и по снежному насту. Весной в Забайкалье снег часто выпадает в апреле и первой половине мая, который способствует не только переносу семян, но и прорастанию семян.
Экологические условия зарастания степей
При изучении характера естественного возобновления леса на сельскохозяйственных угодьях было выявлено, что массовое появление всходов проходит не ежегодно, а с некоторыми интервалами. Исследования показали, что хорошо зарастают поля в годы, когда совпадают: хороший урожай семян в насаждениях, прилегающим к полям, имеется запас продуктивной влаги (в 10-ти см слое почвы в течение июня-июля) не менее 60 мм в течение мая-июня пока не окрепнут всходы; температура поверхности почвы (в этот же период) не более 30–35 °С, чтобы не происходил ожог корневой шейки. При совпадении этих условий всходы сосны появляются весной от 6–40 тыс. шт/га. Этого количества всходов при сохранении достаточно для возобновления зарастания сельскохозяйственных земель лесом.
В период с 1995–2005 годы было выявлено два оптимальных периода естественного возобновления сосны в 1996–2001 годы (рисунок). В эти годы был хороший урожай семян весной, влажность почвы была высокой, запас продуктивной влаги в 0–10 см слое почвы было 60–70 мм, температура поверхности почвы, не превышали 25 °С. В результате всходов было от 18 до 25 тыс. шт/га.
В период 1999 и 2004 годы урожай семян был хороший, но недостаток влаги и высокие температуры создали неудовлетворительные условия для прорастания семян и сохранения всходов от иссушения. В местных условиях всходы и самосев после перезимовки подвергаются иссушению и они погибают. Ранней весной снег испаряется, днем температура поднимается до + 10–15 °С, а ночью опускается до – 10–15 °С. В результате хвоя начинает испарять влагу, а корни в то время находятся в промерзшей почве и не пополняют влагой хвою. Надземная часть, достигнув критической влажности, погибает. В засушливую бесснежную весну однолетние всходы после перезимовки погибают все, двухлетние на 80–95 %.
В сохранении всходов большое значение имеет снежная зима и влажная весна. На сохранность всходов влияет сумма активных температур, которая способствует вызреванию древесины у всходов и они меньше повреждаются от иссушения. От солнечных ожогов в местных условиях всходы защищает прошлогодняя трава, которая при наличии значительного количества калия в почве, стебель весной не падает на почву, а продолжает занижать вертикальное положение, тем самым хорошо оттеняет всходы и защищает их от солнечного ожога.
На сохранность всходов и их количество влияет плотность почвы. Исследования показали, что при плотности почвы до 1 кг/см2 всходов бывает 10–15 тыс. шт/га, а при плотности 1,5–2,0 кг/см2 было 5–6 тыс шт./га [5]. Выявленная связь плотности почвы и возобновление сосны на сельскохозяйственных почвах в бассейне реки Ингода Забайкальского края может быть использована в проведении содействия естественного возобновления для увеличения площади лесов и в повышении лесистости региона.
В настоящее время лесных насаждений сосны в долине реки Ингода в возрасте 10 и более лет (в этом возрасте подрост переводят в покрытую лесом площадь) насчитывает десятки тысяч гектар, на многих тысячах гектар произрастают самосевы сосны в возрасте 5–7 лет. Все эти насаждения бесхозны, перед новым годом здесь много вырубается подроста сосны на новогодние ёлки, весной при опалке сенокосов выгорают значительные площади подроста сосны, в этих насаждениях нет противопожарных разрывов, они не опаханы минерализованными полосами.
Выводы
1. Выявленную связь между продуктивным запасом влаги в верхнем слое почвы в течение июня-июля, оптимальной температурой поверхности почвы, плотностью почвы и появлением, ростом самосева можно использовать при содействии естественному возобновлению леса на не использованных землях в сельском хозяйстве.
2. Выросшие лесные насаждения на неиспользованных сельскохозяйственных землях необходимо оформить актами и передать в систему лесного хозяйства края, с последующим проведением противопожарных и лесохозяйственных мероприятий.
3. На участках где возобновится использование сельскохозяйственных земель необходимо из естественно выросших насаждений оставить на полях лесные полосы, на пастбищах лесные колки, пастбищно-кормовые лесные полосы в местах разведения овец.
4. Сохранение выросших в лесостепи естественных лесных насаждении улучшит экологические условия проживания людей в степных условиях, увеличит лесистость горных территорий.