Полезащитные лесные полосы и борьба с засухой

Советский народ под руководством коммунистической партии большевиков и её вождя товарища Сталина превратил нашу Родину в передовую страну мира. Победоносно шествуя по пути к коммунизму, он ведёт за собой другие народы.

Сейчас после всемирно-исторических побед мы вплотную подошли к такому моменту, когда вполне стало возможным подчинение стихийных сил природы общественным интересам человека. Выполнение сталинских пятилеток в промышленности и сельском хозяйстве создало все необходимые условия для осуществления широких мероприятий по борьбе с засухой. Трудами почётного академика Мичурина и академиков Вильямса, Лысенко и сотен тысяч других учёных и практиков показано, какие неограниченные перспективы по переделке природы открыты у нас перед работниками науки и практики.

Если засуха в условиях царской России всегда сопровождалась голодом и разорением миллионов крестьян, то в результате победы социалистической системы, несмотря на тяжёлые условия послевоенного периода, исключительная по силе и по территории распространения засуха 1946 г. не имела пагубных последствий.

Постановление февральского пленума ЦК ВКП(б), наметившее комплекс мероприятий по восстановлению и развитию сельского хозяйства на послевоенный период, подняло широкие народные массы на борьбу за высокий урожай, и уже в следующий после засухи 1947 г. был получен урожай выше среднего довоенного.

Постановление Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) о плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоёмов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах Европейской части СССР, опубликованное 24 октября 1948 г., указывает путь и мобилизует миллионные массы на дальнейшую борьбу за высокие урожаи и на решительное наступление на засуху.

Мероприятия по борьбе с засухой распадаются на две группы:

1) воздействие на среду, в которой выращивается растение, и через неё на растение,

2) непосредственное изменение природы самого растения.

Мероприятия второй группы не входят в нашу тему, поэтому мы на них не останавливаемся.

Растения страдают и гибнут либо от недостатка влаги в почве, либо от чрезмерно высокой температуры и связанной с нею относительно низкой влажностью воздуха, вызывающими чрезмерное испарение, а затем перенагревание и усыхание листьев. В связи с этим различают почвенную и атмосферную засуху. Иногда проявляются одновременно оба вида засухи.

Почвенная засуха может происходить от двух причин:

1) от недостатка атмосферных осадков,

2) от свойств почвы (главным образом от её структуры).

Обычно даже в засушливых степных условиях общего количества осадков бывает достаточно для получения хорошего урожая. Однако эти осадки выпадают крайне неравномерно по временам года, и к тому же зимой снег сносится с полей в овраги, ложбины, балки, а весной и летом значительная часть выпавших осадков быстро испаряется из почвы или расходуется на поверхностный сток, чему способствуют распылённость почвы и непрочность её структуры. Бесструктурность почвы сама по себе даже при достаточном количестве атмосферных осадков может быть причиной почвенной засухи при неравномерности их выпадения. Бесструктурная почва склонна к усиленному испарению влаги, имеет слабую водопоглотптельную способность и заплывает, что сопровождается усиленным поверхностным стоком (В. Р. Вильямс).

В этой связи поистине неоценимой является заслуга русских учёных, разработавших и обосновавших травопольную систему земледелия (Докучаев, Костычев, Вильямс). Значение этой передовой системы земледелия выходит далеко за пределы сельскохозяйственного производства. Все звенья её (система севооборотов, система обработки почвы, система удобрений, система полезащитных лесных полос и пр.) одинаково важны и обязательны, все они взаимно связаны между собою и направлены на осуществление четырёх основных задач.

1) прогрессивного увеличения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур,

2) увеличение кормовой базы и роста продуктивности животноводства,

3) улучшение водного режима степи и лесостепи,

4) предотвращение эрозии почв.

В деле борьбы с засухой полезащитные лесные полосы и леса являются одним из важнейших звеньев этой системы. Научные основы полезащитного лесоразведения и практика его осуществления в больших масштабах разработаны у нас и, главным образом, в советское время, так что приоритет в этом вопросе принадлежит СССР (Докучаев, Вильямс, Высоцкий и др.).

Многое сделали по разработке проблемы полезащитного лесонасаждения Всесоюзный (ВНИАЛМИ) и Украинский научно-исследовательские институты агролесомелиорации, Каменно- степная опытная станция (ныне Институт земледелия им. В. В. Докучаева) и многочисленные работники колхозов и совхозов, вдохновлённые великим деятелем науки И. В. Сталиным, под руководством которого в кратчайший срок была изменена экономическая география одной шестой мира и в настоящий момент развёрнута грандиозная программа работ по покорению стихии природы — засухи.




Сейчас уже определённо доказано, что сети (системы) лесных полос на фоне высокой агротехники значительно смягчают почвенную засуху. Что происходит с осадками, выпадающими на бесструктурную почву в открытом поле без лесных полос? При интенсивном или продолжительном дожде или во время весеннего снеготаяния верхний слой почвы быстро заплывает, и доступ воды в нижележащие слои прекращается; тогда значительная часть выпавших осадков стекает поверхностным стоком и сразу же выходит из влагооборота, производя на своём пути разрушение почвы и засорение рек и водохранилищ.

Другая часть воды быстро испаряется с поверхности почвы, не участвуя в образовании урожая. Зимой же снег в открытом поле сносится ветром в овраги и балки и при весеннем снеготаянии сходит поверхностным стоком, также не участвуя в образовании урожая и вызывая дальнейшее разрушение элементов гидрографической сети (ложбин, оврагов, балок, берегов рек).

Другая картина будет наблюдаться при наличии правильно размещённых систем полезащитных лесных полос на полях и лесов по берегам рек, водоёмов, на крутосклонах, в лощинах и пр. В этом случае леса и системы полезащитных лесных полос будут увеличивать запасы усвояемой (активной) влаги в почве за счёт сокращения поверхностного стока, уменьшения глубины и интенсивности промерзания почвы и увеличения её водопоглотительной способности.

По нашим исследованиям, на Тимашевском агролесомелиоративном опорном пункте ВНИАЛМИ под лесными полосами и на полях в зоне их влияния запас воды в снеге перед снеготаянием в среднем равнялся около 300 мм, а за пределами влияния лесных полос он не превышал 70 мм. Несмотря на это, на полях близ лесных полос весной впитывалось в почву 70—80% от запасов весенних вод (снеговая вода плюс осадки за период снеготаяния и стока), тогда как вне влияния лесных полос почвой поглощалось всего лишь 26—30% весенних вод.

Коэффициент весеннего поверхностного стока на полях среди лесных полос равнялся в среднем 0.09, а вне влияния последних он уже доходил до 0.56. Таким образом, размещённые поперёк склона лесные полосы могут в 6 и более раз уменьшить размер поверхностного стока и способствовать тем самым предотвращению эрозии почв.


Наши исследования 1940—1942 гг. показали, что весенние запасы влаги в двухметровом слое почвы на полях близ лесных полос на 100—200 мм, или на 20—45%, выше, чем вдали от полос и в открытом поле (рис. 1 и 2). Почти всё это количество дополнительной влаги в почве через транспирацию сельскохозяйственных растений возвратится в атмосферу. В то время как валовой расход почвенной влаги за вегетационный период в открытом поле составлял в среднем 200—250 мм, на полях около лесных полос он уже достигал 300—350 мм, а в самих лесных полосах — 600—900 мм. Чем большая территория будет покрыта системами полезащитных лесных полос, чем больше будет посажено леса по берегам рек, водоёмов, в лощинах, на крутосклонах степной и лесостепной зон, тем значительнее будет ощущаться усиление внутреннего влагооборота.


Работами Н. В. Родникова в период 1938—1940 гг. и нашими последующими исследованиями в 1940—1943 гг. было установлено, что полезащитные лесные полосы резко изменяют водный режим не только верхнего двухметрового слоя, но и более глубоких слоёв грунта (до 8 м).

В течение всех 5 лет исследования под узкими лесными полосами (шириной 14 м) ежегодно весной наблюдалось сквозное промачивание почвогрунта (рис. 3). Ежегодно весной (апрель—июнь) влажность верхнего (50—70 см) слоя почвы была здесь выше полевой влагоёмкости почвы. Глубже него до самого дна скважин находился слой с влажностью от 20 до 30%, т. е. превышающей полевую влагоёмкость грунта (% от сухой навески). В эти месяцы во всей восьмиметровой толще почвогрунта вода свободно просачивалась вниз в силу тяжести. К июлю, а в исключительно влажные годы к августу месяцу верхний слой почвогрунта до глубины 450—500 см начинает терять влагу под влиянием транспирации древесно-кустарниковой растительности. Внутри этого слоя с глубины 70 до глубины 200—275 см ежегодно наблюдался сухой слой почвы, в котором запас усвояемой влаги был полностью израсходован. Здесь находилась главная масса корней древесных пород. Весной этот слой снова промачивался. Независимо от характера года сухой слой прослеживался ежегодно, только величина его была различна.


Во влажные годы, особенно на следующий год после них, сухой слой сокращался. Так, после очень влажного 1941 г. он сильнее уменьшился в следующем 1942 г. С глубины 450—500 см и ниже влажность грунта во все времена года и во все годы исследования оставалась выше 20%. В этом слое в период май—август наблюдался инфильтрационный подъём грунтовых вод. Чем больше снега накопляли лесные полосы, тем заметнее и продолжительнее был этот подъём. Глубже 600 см в годы с обильными осадками в весенние месяцы влажность грунта превышала полевую влагоёмкость и равнялась капиллярной.

В поле близ лесных полос режим влажности почвогрунта во все времена года и в течение всех лет был иным, чем под лесными полосами (рис. 4). Здесь ежегодно накоплялись сугробы снега, талые воды которого почти полностью просачивались в почвогрунт, а расходы на транспирацию были уменьшены в силу отсутствия корней древесных пород.


В весенние месяцы здесь ежегодно происходило сквозное промачивание почвогрунта до грунтовых вод, вследствие чего наблюдался подъём их уровня в период май—июль, а иногда май — август.

Слой сухого грунта был здесь весьма незначительным и обнаруживался только в течение нескольких месяцев, а во влажные годы он почти отсутствовал.

Совершенно другой режим влажности почвогрунта можно было наблюдать на полях вне влияния лесных полос (рис. 5). Ни в один год здесь не произошло сквозного промачивания почвогрунта. Даже в исключительно влажный 1941 г. (когда только в апреле—мае выпало 188 мм осадков, т. е. половина годовой, нормы) сильное увлажнение почвы простиралось только до глубины 60 см. Здесь ограниченные запасы весенних вод были израсходованы главным образом на поверхностный сток и на испарение. На глубине от 70 и до 200—300 см ежегодно наблюдался в большую часть года сухой горизонт без наличия усвояемой (активной) влаги. Только глубже 600 см находился достаточно влажный слой грунта.



Таким образом, полезащитные лесные полосы, как одно из звеньев травопольной системы земледелия, являются наиболее действенной мерой улучшения водного режима почвогрунта и смягчения почвенной засухи.

Что же касается второй причины, вызывающей почвенную засуху, — бесструктурности почв, то в борьбе с ней на современном уровне техники пока что единственным и наиболее мощным фактором является посев многолетних трав. Вот почему поля многолетних трав считаются обязательными в каждом правильном севообороте. Вместе с тем они должны обеспечить дополнительными ценными кормами животноводство.

Однако травы в засушливых условиях, в годы с недостаточным количеством осадков, не могут успешно развиваться и снижают не только свое кормовое, но и агротехническое значение. В этом случае они лишь в минимальной степени будут влиять на восстановление структуры почвы.

Вот тут и выступает на первый план значение полезащитных лесных полос, обеспечивающих дополнительное увлажнение почвы. Творец травопольной системы земледелия акад. В. Р. Вильямс по этому поводу писал: «Введение одновременно с полевым травосеянием беусловно необходимых ветрозащитных полос, в отсутствии которых агротехническая эффективность травяных полей сведётся к такой минимальной величине, которая не может служить обоснованием их введения в севооборот, потребует уменьшения пахотноспособной площади в среднем на 10 %» (В. Р. Вильямс. Травопольная система земледелия на орошаемых землях. М., 1935).

Под защитой лесных полос всюду наблюдалось более мощное развитие как надземной, так и корневой массы трав. Следовательно, здесь интенсивнее должен итти процесс восстановления структуры почвы, что в свою очередь будет сопровождаться улучшением её водного и питательного режима.

В период 1941 —1944 гг. на Тимашевском опорном пункте близ лесных полос нами собирались в 2—2¹/₂ раза большие урожаи сена люцерны, чем на полях вне влияния полос.

Естественно, увеличение весенних запасов влаги в почве и улучшение её структуры должно приводить к повышению эффективности подкормок и удобрений. И действительно, практика социалистического земледелия и многочисленные опыты дают много фактов, подтверждающих это.

Показательным в этом отношении является опыт С. Н. Игнатьева, проведённый в Каменной степи по инициативе и под руководством акад. В. Р. Вильямса (табл. 1).


Эти данные показывают, что среди лесных полос минеральные удобрения увеличивают свою эффективность в 5 раз для травосмесей люцерна плюс житняк и клевер плюс тимофеевка и в 17 раз для травосмеси эспарцета с житняком. Они подтверждают одно из положений акад. В. Р. Вильямса, что до тех пор, пока в почве недостает влаги, удобрения будут лежать в ней мёртвым капиталом.

Характерно, что в открытом поле удобрение не дало никакого эффекта для эспарцето-житняковой смеси и лишь незначительно увеличило урожай люцерно-житняковой смеси. Между тем, одно влияние лесных полос без удобрения дало большую прибавку урожая для всех травосмесей, чем от удобрения в открытой степи. Это показывает, что травы в открытой степи больше нуждались во влаге, чем в пище. А как только им была обеспечена прибавка влаги, так сразу же они реагировали на это повышением урожайности и от удобрения. Такое положение особенно резко выявилось на эспарцете. Эта культура в условиях открытой степи почти не нуждалась в дополнительной пище и почти не дала прибавки урожая от удобрения, зато для неё более необходимыми были дополнительные источники влаги и смягчение климата, поэтому на защитное влияние лесных полос эспарцет реагировал резкой прибавкой урожая.

Большая эффективность удобрений на полях среди лесных полос сказывается не только на травах, но и на зерновых культурах. Так, на Тнмашевском агролесомелиоративном пункте в благоприятный по осадкам 1937 г. озимая пшеница эритроспермум 72—01 повысила урожай от внесения навоза на паровое поле близ лесных полос на 3.1 ц с 1 га, а вдали от них — только на 0.7 ц с 1 га. В засушливом 1938 г. урожаи озимой пшеницы гордеиформе 0432, высеянной по удобренному навозом пару, увеличился под защитой лесных полос на 3—4 ц с 1 га, а вдали от них, наоборот, урожай уменьшился на 0.2 ц с 1 га по сравнению с неудобренным участком (Карузин).

На возможность снижения урожая от внесения удобрения при резком недостатке влаги в почве указывал ещё К. А. Тимирязев. Под воздействием удобрения растение быстро и мощно развивается и, несмотря на то, что в этом случае оно более продуктивно расходует почвенную влагу, оно всё же преждевременно может израсходовать ограниченный запас последней. Именно в этой связи акад. В. Р. Вильямс часто подчёркивал необходимость обеспечения растения одновременно в достаточном количестве водой и пищей.

В исключительно сухом 1946 г. в колхозе «Большевистское знамя» Новоанненского района Сталинградской области молодые лесные полосы (высотой 4—6 м) в 5—6 раз повысили эффективность внесения навоза на паровое поле (табл. 2). (Проф. М. Г. Чижевский и бригада. Борьба с засухой на основе травопольной системы земледелия. Журн. «Сов. агрономия», № 1, 1947).


Отсюда видно, что под защитой молодых лесных полос по удобренному навозом пару урожай повысился в 2.4 раза, а при одном влиянии лесных полос без удобрения — в 2 раза. Между тем в открытой степи вне влияния лесных полос удобрение навозом повысило урожай только на 26% по сравнению с неудобренными участками. Одна прибавка урожая, полученная за счёт лесных полос, оказалась больше валового урожая в открытой степи. Всё же, повидимому, в такой сухой год, как 1946 г., и под защитой лесных полос нехватило влаги для полного использования навозного удобрения.

Полезащитные лесные полосы, внося существенные изменения в условия среды, в которой выращиваются сельскохозяйственные растения, естественно, приводят к усилению эффективности агротехнических приёмов. Травяной пласт, как предшественник яровой пшеницы в условиях юга и юго-востока, после сухой осени и при засушливой весне иногда не даёт должного эффекта. У нас часто недостаточно высокий урожай яровой пшеницы по пласту объясняется несвоевременной или плохой обработкой последнего. Однако немалую роль играет в этом недостаток влаги в почве. Известно, что многолетние травы испаряют большое количество почвенной влаги, что объясняется главным образом их большой испаряющей поверхностью и продолжительностью периода транспирации. При отсутствии достаточного количества осадков или дополнительного увлажнения значение травяного пласта, как предшественника ценных культур, может свестись к минимуму. Здесь также будет сильно выявляться положительное значение полезащитных лесных полос как фактора, обеспечивающего дополнительное увлажнение почвы.

По данным Института земледелия центрально-чернозёмной полосы им. В. В. Докучаева, урожай яровой пшеницы в открытой степи по пласту многолетних трав на 1.3 ц с 1 га был выше, чем по старопашке. От применения удобрения прибавка урожая по пласту здесь увеличилась до 2.3 ц. с 1 га. А на полях среди лесных полос травяной пласт без удобрения дал прибавку урожая на 4.7 ц с 1 га, с применением же всего комплекса травопольной системы земледелия одна только прибавка урожая равнялась 8.0 ц с 1 га (В. А. Савельев. Полезащитные лесные полосы на службу высоких и устойчивых урожаев. Журн. «Сов. агрономия», № 1, 1947).




Известно, что дополнительное увеличение влажности почвы можно получить и другими методами, например снегозадержанием или орошением. Не говоря об орошении, снегозадержание в степных районах даёт значительную прибавку урожая. На этом основании некоторые склонны были роль полезащитных лесных полос свести к механической работе щитов, пытаясь противопоставить снегозадержание полезащитному лесонасаждению.

Не умаляя значения снегозадержания и не отрицая необходимости его широкого применения, следует отметить, что оно не может заменить полезащитных лесных полос. Густые сети последних являются в конечном итоге самым дешёвым способом снегозадержания, не говоря о других их колоссальных преимуществах. Раз созданные, они действуют непрерывно в течение нескольких десятков лет, из года в год всё более увеличивая сферу своего влияния и давая вместе с тем древесину, крайне необходимую в засушливых условиях безлесной степи. В то же время полезащитные лесные полосы являются наиболее мощным и почти единственным фактором в борьбе с атмосферной засухой.

Ещё в 1937 г. на материалах Тимашевского опорного пункта (Б. В. Карузина) нами было показано, что полезащитные лесные полосы повышают и гарантируют устойчивость высоких урожаев не только увеличением весенней влагозарядки почвы, но и в не меньшей степени своим летним защитным влиянием (табл. 3).


В сильно засушливом для Поволжья 1936 г. под защитой лесных полос урожай яровой пшеницы оказался на 2.1 ц с 1 га, или на 37% выше, чем вдали от полос по снегозадержанию при одинаковой влажности почвы (Н. М. Горшенин. Полезащитные лесные полосы. Тр. ВНИАЛМИ, вып. XI, М., 1938). Ещё более наглядные данные были получены в исключительно сухой 1946 г. Б. В. Карузиным, когда под защитой лесных полос урожай яровой пшеницы равнялся 13 ц с 1 га, озимой ржи 20 ц с 1 га, при урожае вне влияния лесных полос в 2—4 ц с 1 га. Почти такие же результаты были достигнуты в том же 1946 г. в колхозах под защитой молодых лесных полос.




Акад. В. Р. Вильямс в одной из своих последних работ писал: «До сих пор мы говорили о том, что в засушливых районах весной и летом выпадает весьма ограниченное количество осадков, но при этом забываем, что в конечном счёте из этого количества воды, что выпадает на почву, лишь очень малая часть (выражающаяся величиной порядка 15—30 процентов всего годового количества Осадков) используется непосредственно в сельскохозяйственном производстве» (Система агротехнических мероприятий борьбы с засухой. Журн. «За устойчивый урожай на юго-востоке», № 2, 1939, Сельхозгиз).

В открытой степи, где ничто не сдерживает стихии ветра, где значительная часть почвенной влаги испаряется непосредственно почвой, не участвуя в транспирации, и где транспирация малопродуктивна, и эти ограниченные запасы влаги в почве расходуются крайне расточительно.

На основании работ Н. В. Родникова и наших исследований по изучению водного режима почвогрунта, нами произведён расчёт приблизительного расхода почвенной влаги яровой пшеницей на транспирацию на разных расстояниях от лесных полос (табл. 4).


Из таблицы можно видеть, что расход почвенной влаги на транспиравдю по отношению к общему (валовому) расходу в условиях межполосных клеток составляет в среднем 62% для засушливых и нормальных лет и 73— 74% для исключительно влажного 1941 г.

Близ лесных полос валовой расход почвенной влаги был больше, чем вдали от них. Но одновременно здесь увеличивался и расход влаги на транспирацию сельскохозяйственных растений за счёт уменьшения расхода её на испарение из почьы, и чем меньше выпадало осадков в течение вегетационного периода, чем суше был воздух и выше температура, тем эффективнее работали лесные полосы.

В 1939 г. при осадках вегетационного периода в 50 мм и наличии часто повторяющихся суховеев, с повышением валового расхода почвенной влаги на 17% (от 165 мм вдали от лесных полос до 242 мм вблизи полос) расход её на транспирацию увеличивался на 95% (от 81 мм вдали от полос до 158 мм вблизи их). Несколько меньшие соотношения были получены в 1940 г., так как осадков за вегетационный период в этом году было больше (130 мм), а сильных суховеев отмечалось мало, и только в июле месяце.

Характерно, что в 1938 г., при осадках вегетационного периода в 90 мм, расход на транспирацию около лесных полос увеличился только на 45%, а валовой расход на 27%. Это объясняется тем, что осадки в 1938 г. выпали как раз в самые необходимые периоды. Только в исключительно влажный 1941 г., который бывает один раз в 60—75 лет, соотношение валового расхода почвенной влаги и расхода на транспирацию вблизи лесных полос и вдали от них почти не изменилось. В среднем за 4 года (1938, 1939, 1940 и 1942, из которых два засушливых и два нормальных) под защитой лесных полос на транспирацию было израсходовано 67% от валового расхода почвенной влаги, а вдали от полос (на расстоянии 400 м) — всего 55%.

Наши исследования проводились в системе травопольного севооборота, поэтому почва имела хорошую структуру (водопрочных аггрегатов было более 80%). При бесструктурной почве процент непроизводительного расхода почвенной влаги был бы значительно выше.

Приведённые цифры подтверждают, что лесные полосы не только обеспечивают накопление влаги в почве, но и содействуют её лучшему использованию. Однако увеличенные запасы влаги в почве около лесных полос могут быть использованы не только культурными сельскохозяйственными растениями, но и сорняками, поэтому здесь проблема борьбы с сорняками будет стоять более остро, чем в открытой степи. А смягчение климата под защитой лесных полос улучшает условия развития не только для сельскохозяйственных культур, но и фитовредителей, поэтому здесь тщательнее и серьёзнее должна проводиться работа по протравливанию семян и борьбе с вредителями. Без борьбы с сорняками и грибными болезнями около лесных полос сельскохозяйственные культуры не могут использовать предоставляемых им преимуществ во влажности почвы и воздуха. Следовательно, защитные лесные полосы ни в какой мере нельзя противопоставлять агротехнике, а наоборот, только на фоне высших приёмов агротехники могут проявиться все их положительные особенности.

Выше было показано, что под влиянием лесных полос увеличивается процент расхода почвенной влаги на транспирацию по отношению к её валовому расходу. Однако это ещё не указывает на продуктивность использования почвенной влаги. Насколько сельскохозяйственные растения дей ствительно экономично будут расходовать почвенную влагу под защитой лесных полос, можно будет видеть по данным табл. 5.


В то время как в 1938 г. валовой расход почвенной влаги увеличивался близ полос на 27% по отношению к участку, находящемуся вне влияния лесных полос, урожай сухой массы возрастал на 39%, а урожай зерна — на 58%. Полевой транспирационный коэффициент по урожаю зерна показывает, что продуктивность транспирации близ лесных полос увеличилась в этом году на 19%. При меньшем количестве атмосферных осадков (1939 г.) продуктивность транспирации под защитой лесных полос увеличивалась более значительно — на 36% по урожаю зерна и на 27% по общему урожаю надземной сухой массы. Эти данные почти совпадают с результатами специальных физиологических исследований Е. Я. Шефер-Сафоновой, проведённых на том же пункте в сосудах, установленных на разных расстояниях от лесных полос среди посевов яровой пшеницы. По её данным, близ лесных полос продуктивность транспирации увеличивалась на 29—36%.

При достаточном количестве осадков за вегетационный период, а главное, при отсутствии суховеев в критические периоды развития растений продуктивность транспирации сельскохозяйственных растений близ лесных полос почти не увеличивается или даже несколько уменьшается (1940 г.). Однако и в эти благоприятные годы под влиянием лесных полос на 30— 35%, или на 3—6 ц с 1 га, увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур, что объясняется прибавкой влаги в почве.

Итак, чем напряжённее год в отношении осадков вегетационного периода, чем сильнее и чаще суховеи, тем расточительнее расходуются запасы почвенной влаги при получении урожая, тем эффективнее сказывается летнее защитное влияние лесных полос.

В чём же заключаются причины увеличения продуктивности транспирации сельскохозяйственных культур под защитой лесных полос?

Ещё К. А. Тимирязев в своей работе «Борьба растений с засухой» (Соч., т. lll, 1937) указывал на то, что нужно знать, какие меры применяет само растение для своего существования в период засухи. В целях извлечения углерода из такого скудного источника, как атмосфера, растение вынуждено развивать огромную листовую поверхность, с которой связано испарение большого количества воды. Однако ни для питания растения, ни для его роста не требуется такого большого расхода воды.

Испарение влаги растением служит регулятором температуры, одновременно с этим избыточное испарение может погубить растение. В засушливых районах последние часто обладают рядом приспособлений, при помощи которых они борются с высокими температурами, не расходуя огромного количества влаги на излишнее испарение. Засухоустойчивые растения во многих случаях снабжены густой сетью волосков, предохраняющих их от избыточного испарения и нагревания.

К. А. Тимирязев ещё в то время отмечал большое значение лесных полос среди мероприятий по борьбе с засухой: «Но если хозяину важно обеспечить своё растение от сорных трав, расхищающих его запасы воды, то он только с пользой может прибегать к защите более крупных растений — в форме живых изгородей и лесных опушек, замедляющих движение ветра и тем значительно умеряющих испарение. На этот раз он только повторяет в большом масштабе то, что, как мы видим, растение широко прилагает в микроскопических размерах».

Далее К. А. Тимирязев указывает, что при защите растения от иссушающих ветров и высоких температур, а также при достаточном обеспечении его водой и пищей увеличивается продуктивность транспирации.

Последующие исследования подтвердили правильность этих положений. Всякие условия, которые нарушают нормальные жизненные процессы, будь то почвенные, атмосферные и патологические, увеличивают транспирационный коэффициент как раз до такой степени, до какой они угнетают нормальную жизнедеятельность растений.

Лесные полосы как раз и являются таким фактором, который наиболее всесторонне влияет на смягчение условий, нарушающих нормальные жизненные процессы сельскохозяйственных растений. Они увеличивают запасы влаги в почве, сокращают скорость ветра, способствуют увеличению влажности приземных слоёв воздуха и уменьшают испаряемость.

Испарение с открытой водной поверхности уменьшается под влиянием лесных полос на 23—25% на расстоянии, равном двадцатипятикратной высоте лесных полос. По исследованиям Л. А. Голубевой и А. П. Карташева, на Тимашевском агролесомелиоративном опорном пункте лесные полосы сокращают испаряемость в суховейные дни на 41%, а в обычные — на 23% на расстоянии до 100 м в обе стороны от их опушек.

Сокращая испаряемость, лесные полосы как бы переносят сельскохозяйственные растения в более влажный климат, улучшая гидротермический режим. По данным 3. Самохиной, у растений в открытой степи в вечерние часы резко уменьшается запас воды в тканях. Здесь он равнялся 198% от абсолютно сухого вещества, между тем как под защитой лесных полос в это время он соответствовал 271%, т. е. был в 1.5 раза больше, чем в открытой степи.

В этой связи очень важным является вывод В. А. Бодрова об охлаждающем влиянии лесных полос в послеполуденные (вечерние) часы. А по данным Л. А. Голубевой, близ лесных полос в наиболее критические часы 13—14) увеличивается абсолютная влажность воздуха на 10—18%.

Известно, что чем лучше развивается растение (быстрее и мощнее его рост), тем меньше становится транспирационный коэффициент. Под влиянием полезащитных лесных полос сельскохозяйственные растения находятся в лучших условиях роста с момента прорастания семян и далее на всех стадиях их развития, вследствие чего значительно повышается качество урожая (натура зерна). Многолетние результаты работ сотрудников Института земледелия им. проф. В. В. Докучаева (бывш. Каменно-степная опытная станция) и Тимашевского агролесомелиоративного опорного пункта подтверждают это. Так, Б. В. Карузин на Тимашевском пункте в засушливом 1936 г. получил следующие результаты влияния лесных полос. (В целях экономии места приводим только данные для яровой пшенины. табл. 6).


Итак, под защитой лесных полос обеспечивается более мощное развитие сельскохозяйственных культур и резко улучшается натура зерна. Это имеет огромное значение в свете современного учения акад. Т. Д, Лысенко.

Таким образом, существующие лесные полосы, являющиеся пока что небольшими островками среди океана открытых степей, влияют на повышение урожая вследствие следующих основных причин:

1) увеличения запасов влаги в почве,

2) смягчения микроклимата и связанного с этим увеличения продуктивности транспирации и улучшения натуры зерна.

В засушливых условиях важно обеспечить устойчивость урожаев. Акад. В. Р. Вильямс указывал, что для обеспечения устойчивости урожаев « ... необходимо оказать непосредственное воздействие и на погоду. Вот здесь выступает ни с чем несравнимая положительная роль лесных полезащитных полос, мощного природного проницаемого щита, отражающего массы сухого воздуха. Массы сухого воздуха приобретают не только иное направление своего тока, но охлаждаются и насыщаются водяным паром, поступающим в результате усиленного испарения листовой поверхности деревьев».

Ранее упоминалось, что необходимую влажность почвы можно обеспечить помимо лесных полос также и орошением полей. Однако это мероприятие не везде и не всегда возможно по экономическим и техническим условиям, а кроме того, и сами орошаемые поля нуждаются в лесомелиоративных насаждениях. В периоды крайней сухости воздуха при очень высокой температуре и сильном ветре сельскохозяйственные культуры могут снижать урожай или ухудшать его качество даже при обеспеченности почвенной влагой. В эти критические периоды нарушается водный баланс растений, и они страдают от атмосферной засухи, ибо их проводящая система не в состоянии подавать влагу из почвы в таком количестве, которое отдаётся атмосфере.

За последнее время сами мелиораторы ставят вопрос о необходимости улучшения климата приземного слоя воздуха на орошаемых полях и с этой целью предпочитают орошение дождеванием перед другими способами (Н. М. Шеленков. К вопросу о влиянии орошения дождеванием на микроклимат приземного слоя воздуха. Сборн. «Дождевание», М., 1936).

Но не только этим будут полезны лесные полосы в орошаемых хозяйствах. Всем известно явление вторичного засоления почв орошаемых полей, которое происходит от систематического просачивания в грунт ирригационных вод из-за неправильного расчёта поливных норм и от большой фильтрации каналов. Если первую причину можно устранить, то со второй бороться весьма трудно. Древесные посадки вдоль каналов будут расходовать большое количество почвенной влаги и в значительной мере могут перехватывать фильтрационные воды. По приведённым нами данным, лесные полосы в сухих условиях расходуют за вегетационный период почвенной воды до 9000 м3 на 1 га, а в условиях орошения этот расход может резко увеличиться. Так, по данным Л. Е. Елисеева, различные древесные породы, расположенные вдоль каналов Туркмении, расходуют за вегетационный период до 36 000 м3 почвенной влаги на 1 га. Наибольший расход показали ива, тополь и шелковица. Наряду с этим сети лесных полос резко ослабляют процесс вторичного засоления почв уменьшении испарения влаги поверхностью почвы. В условиях орошения древесные породы дают огромную производительность ценнейшей древесины, которая крайне необходима в безлесных районах ирригации. Следовательно, ирригацию нельзя противопоставлять агролесомелиорации.

Итак:

1. Системы полезащитных лесных полос не только обеспечивают дополнительное увлажнение прилегающих полей, но и создают условия для продуктивного расхода почвенной влаги (под защитой лесных полос увеличивается продуктивность транспирации сельскохозяйственных культур). Таким образом, одинаково важно как зимнее, так и летнее влияние лесных полос. Зимой и ранней весной они способствуют накоплению влаги в почве, а летом они защищают почву от излишнего испарения и смягчают микроклимат.
   
   
2. Среди системы лесных полос при повышенной влажности почвы и улучшенном микроклимате обеспечивается высокая кормовая и агротехническая эффективность трав в полевом, севообороте, вследствие чего ускоряется процесс восстановления прочной комковатой структуры почвы и повышается урожайность сельскохозяйственных культур.
   
   
3. Дополнительные условия увлажнения, получаемые за счёт лесных полос, приводят в оборот питательные элементы почвы, которые при недостатке влаги в почве оставались в ней лежать «мертвым капиталом». Вместе с этим они способствуют увеличению эффективности вносимых минеральных и органических удобрений.
   
   
4. На нолях среди системы лесных полос создаются благоприятные условия для посевов новых, более урожайных сортов сельскохозяйственных культур. Здесь можно выращивать в полевых условиях овощные и технические культуры.
   

Защитные лесонасаждения в совокупности с другими звеньями травопольной системы земледелия значительно сократят поверхностный сток.

Что же произойдёт с нашими реками, не будут ли они после этого более мелководными?

Согласно учению о влагообороте, величина годового стока рек зависит от количества водяных паров, приносимых извне с морей и океанов.

Все проводимые мероприятия по агротехнике, орошению и полезащитному лесоразведению не могут повлиять на количество водяных паров воды, приносимых с морей и океанов. Следовательно, общий годовой сток наших рек останется без существенных изменений.

После осуществления всей системы лесомелиоративных мероприятий в неразрывном комплексе с травопольной системой земледелия произойдёт значительное сокращение лишь поверхностного стока, особенно весенних и ливневых паводков и связанных с ними смыва и размыва почвы. Так как эта система претворяется в жизнь на огромной территории степной и лесостепной зоны, то этим самым в значительной мере уничтожаются причины засорения и заиления рек и водохранилищ и сэкомомятся огромные средства, расходуемые сейчас на борьбу с оврагами, мелями и перекатами.

Наш крупнейший знаток водного баланса проф. М. А. Великанов, говоря о конечных результатах гидротехнических и агротехнических мероприятий, не учитывая, однако, влияния сети полезащитных лесных полос, как известно, в засушливых условиях не отделимых от современных агротехнических мероприятий и усиливающих их эффект, приходит к следующим выводам: « . . . . поверхностный сток вначале уменьшится, внутригодовое распределение сглаживается, испарение, в частности транспирация, возрастает, но всё это идёт лишь до того предела, когда установятся новые взаимоотношения между составными элементами водного баланса, на этот раз уже для всей территории, питающейся влагой от Атлантического океана, территории, которую нужно рассматривать уже в целом от Балтийского побережья и до горных хребтов средней Азии» (Водный баланс суши. М., 1940).

Далее, проф. М. А. Великанов делает заключение: «Следовательно, искусственное увеличение транспирации в одних районах в результате лишь увеличит интенсивность влагооборота и где-то увеличит количество выпадающих осадков, а усиленная инфильтрация, вызываемая гидротехническим строительством и интенсификацией сельского хозяйства, после достаточно длительного периода, связанного со временем добегания грунтовых вод, в конце концов приобщит грунтовые воды к речному стоку и восстановит его, хотя и в несколько преобразованном гидрографе».

С другой стороны, проф. Б. В. Поляков, касаясь изменения водного режима бассейна Дона в результате внедрения травопольной системы земледелия, заявляет: «... если принять во внимание, что даже такая большая река, как Дон, имеет ныне объём весеннего половодья в среднем около 75% годового объёма, а малые бассейны значительно больше (в некоторых случаях почти до 100%), то, следовательно, должно наступить резкое снижение поверхностного стока, в особенности в балках и в реках малых бассейнов, которые или вовсе не имеют грунтового питания или имеют его в ничтожно малом количестве».

«... если возможность значительного уменьшения поверхностного стока является бесспорной, то совершенно недоказанным является то, что поверхностный сток в значительной части можно превратить в подземный». Проф. Б. В. Поляков мотивирует это заключение тем, что движение подземных вод очень медленное и если даже будет увеличено грунтовое питание рек, то через несколько десятков лет и едва ли можно ожидать, что оно возрастёт в два раза.

Оба цитируемых автора не принимают во внимание проводимых, по решению партии и правительства широких мероприятий по посадке полезащитных, приовражных, прижелезнодорожных снегосборных лесных полос и огромных работ по восстановлению и реконструкции лесов. Между тем, густая сеть новых зелёных, насаждений внесёт существенные коррективы к их прогнозам. Значительно будут улучшены условия инфильтрации (просачивания) снеговых и ливневых вод, и можно ожидать, что реки малых бассейнов и балки, почти не имеющие сейчас грунтового питания, будут иметь его. Проф. Б. В. Поляков вполне правильно отмечает, что движение подземных вод очень медленное и что увеличение объёма грунтового стока в реках больших бассейнов может наступить только через десятки лет после осуществления мероприятий по улучшению агротехники и по орошению. Однако это будет недоказанным и маловероятным для балок и рек малых бассейнов. Здесь время добегания грунтовых вод значительно сократится, ввиду близости мест усиленной инфильтрации снеговых (и ливневых) вод.

Прибрежные и лощинные леса, приовражные и полезащитные лесные полосы будут препятствовать сносу снега, уменьшать промерзание почвы, удлинять период снеготаяния и улучшать водопоглотительные свойства почв, вследствие чего за счёт сокращения поверхностного стока увеличится объём грунтового питания рек малых бассейнов, а по закону перехода количества в качество небольшие увеличения объёмов грунтового питания в каждом малом бассейне несомненно постепенно будет сказываться на усилении грунтового питания больших рек, так что и общий годовой сток останется почти неизменным. Он будет периодически колебаться в зависимости от количества водяных паров, приносимых с морей и океанов.

Нет также оснований согласиться с тем заключением, что в результате улучшения агротехники вся экономия воды, полученная за счёт сокращения поверхностного стока, пойдёт на увеличение урожая, от чего сократится сток в реках. Во-первых, с улучшением агротехники (куда входят и системы полезащитных лесных полос) уменьшатся непроизводительные расходы почвенной влаги. Во-вторых, и это главное, почти вся вода, которая при создании урожая извлекается растениями из почвы, перегоняется ими в атмосферу и не пропадает даром, но где-то снова выпадает в виде осадков, поглотится почвой и частично стечёт поверхностным стоком.

Здесь мы подошли к вопросу о климатическом значении сетей полезащитных лесных полос в совокупности с другими звеньями травопольной системы земледелия. Творец этой системы акад. В. Р. Вильямс отмечает: «... мы должны помнить, что планомерная борьба за передовую агротехнику способна изменить даже климат целых степей».

Из климатических факторов прямое отношение к проблеме борьбы с засухой имеет влагооборот. Поэтому остановимся на нём несколько подробнее. Различают внешний и внутренний влагооборот (И. И. Касаткин. Круговорот воды на материках. М., 1933). Внешним влагооборотом он называет обмен воды между морем (океаном) и сушей (материком). С моря на сушу вода поступает в виде паров и выпадает в виде дождя, снега, града и пр. С суши в море вода возвращается по рекам (рис. 6).


Внутренним влагооборотом называют круговорот воды на суше, когда каждая частица воды, принесённая с моря, может выпадать на суше в виде осадков несколько раз, пока не попадёт тем или иным путём (подземным, поверхностно или непосредственно) снова в реку, а потом в море.

Осадки приморских областей находятся в зависимости от внешнего влагооборота, а осадки внутриматериковых районов зависят главным образом от внутреннего влагооборота. Чем дальше находится какой-либо район суши от тех морей, с которых воздушными потоками переносится влага, тем большее значение для климата этого района будет иметь внутренний влагооборот.

Осадки наших степных районов Европейской части СССР, Западной Сибири и Средней Азии зависят в основном от внутреннего влагооборота. Чем интенсивнее будет обращаться влага на всём протяжении от наших северных, южных и западных границ и до указанных районов, тем большее количество влаги будет доходить до них.

Если внешний влагооборот недоступен воздействию человека, то внутренний влагооборот зависит от ряда местных факторов (рельефа, почвы и растительности), в той или иной степени изменяемых хозяйственной деятельностью человека.

Сильно пересечённый рельеф, какой имеет место в лесостепной и северной части степной зон, особенно в центральных чернозёмных областях и западных областях Украины, способствует усиленному поверхностному стоку снеговых и дождевых вод, а стекающая в реки вода уже не будет участвовать во влагообороте. Поэтому все мероприятия по сокращению поверхностного стока будут увеличивать интенсивность внутреннего влагооборота. Одновременно они служат фактором, предотвращающим эрозию почв, которая в свою очередь уже на наших глазах усугубляет пересечённость рельефа, разрушение почвы и иссушение почвогрунта.

Это блестяще показано акад. В. Р. Вильямсом, проф. А. С. Козменко и другими учёными. Приоритет в этой области также принадлежит СССР, ибо в капиталистических странах, особенно в США, занимались преимущественно разработкой отдельных приёмов борьбы со следствиями эрозии, а не с её причинами, причём проведение работ там ограничивается рамками отдельных земледельцев, что естественно не может дать эффективных результатов в разрешении такой проблемы, как борьба с эрозией почв.

Для усиления внутреннего влагооборота необходимо накопление достаточных запасов активной влаги в почве, приземных слоях атмосферы, а также в прудах и водоёмах на всей территории степи и лесостепи.

Особо важное значение в этом будет иметь растительность. Чем более мощным растительным покровом будет одета земная поверхность на всём пути от моря до наших сухих степей, тем интенсивнее будет внутренний влагооборот и тем дальше будут доходить осадки в глубь материка. На первое место здесь следует поставить древесную растительность. На кронах деревьев задерживается в среднем 20— 35% выпавших осадков, которые сразу же испаряются обратно в атмосферу и увлекаются воздушными течениями в глубь страны. Часть осадков задерживается на листьях, ветвях, стволах нижних ярусов древостоя и в лесной подстилке и медленно испаряется под пологом леса. Таким образом, лес имеет огромную испаряющую поверхность, в десятки раз превышающую занятую им площадь. Поэтому при достаточных запасах влаги в почвогрунте каждый гектар леса может испарять влаги больше, чем гектар открытого водоёма. Древесные породы интенсивно транспирируют большую часть года, а в незначительной части даже и зимой. Корни деревьев уходят глубоко в грунт и берут влагу из тех слоёв, где бы она оставалась неиспользованной для влагооборота.

Теория о гидроклиматическом значении лесов разработана акад. Г. Н. Высоцким (1911) и не потеряла своего значения. Так как воздушные течения, несущие влагу в наши засушливые районы, согласно учению о влагообороте (И. Касаткин), могут иметь различное направление, то одинаково важно вести правильное лесное хозяйство и не уничтожать леса большими площадями во всей лесной зоне Европейской части СССР. Особое значение леса имеют на каменистых, скелетных, известковых почвах и на песках, где выпавшие осадки при отсутствии леса быстро просачиваются в глубокие слои грунта и надолго выпадают из влагооборота. Леса на склонах, берегах рек, водоёмов, балок, оврагов должны заходить из лесной зоны далеко на юг и юго-восток в область сухой степи, где они за счёт сокращения поверхностного стока и сноса снега будут иметь дополнительные источники влаги и испарять её в атмосферу, вместе с тем служить источником получения остро необходимой древесины.

На богатых степных почвах нецелесообразно насаждать большие лесные массивы, здесь их роль будут выполнять полезащитные, приовражные и придорожные лесные полосы, сады и парки многочисленных населённых пунктов. Сама мелиорация климата здесь необходима для получения высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур, как продуктов питания и сырья для промышленности.

Мелиорирующая роль лесных полос в этих районах будет заключаться собственно не в том, что они сами будут испарять большое количество влаги (что в известной мере имеет место), а в том, что они создадут условия для увеличения запасов активной влаги в почвогрунте и тем самым вместе с повышением урожайности увеличат транспирацию (испарение) всех сельскохозяйственных культур и особенно многолетних трав. Последние, так же как и леса, обладают огромной испаряющей поверхностью (например 1 га люцерны имеет при хорошем развитии поверхность листьев около 80 га). С этой точки зрения важны все мероприятия по коренному улучшению естественных лугов и пастбищ, занимающих большой процент площади. Однако продуктивность этих угодий и их увлажняющая роль сведены к минимальной величине. Известно, что растительный покров понижает температуру почвы и приземных слоёв воздуха, что имеет немаловажное значение для создания условий выпадения осадков.

Итак, системы лесных полос, размещённые на всей территории степи и лесостепи в совокупности с отдельными лесными массивами, приовражными и прибалочными полосами, слившись в единый зеленый ландшафт с древесными, парковыми и плодовыми насаждениями многочисленных населённых пунктов, смягчат климат нашей степи, не говоря уже о безусловно доказанном улучшении микроклимата.

Влажные воздушные массы, несомые с моря над непрерывными системами лесных полос и лесомелиорированных полей с более интенсивно транспирирующей сельскохозяйственной растительностью, при повышенной влажности приземных слоёв воздуха и пониженной температуре, с большей вероятностью будут выпадать здесь в виде осадков.

Нам могут возразить, что увеличение запасов активной влаги в почве и приземных слоях атмосферы ещё не может создать условий для образования осадков, во-первых, потому, что воздух не находится в состоянии покоя, а непрерывно перемещается огромными массами, так что испарения с одного района будут унесены далеко за его пределы, во-вторых, для образования осадков необходимо определённое сочетание метеорологических условий (давление, температура, скорость ветра и пр.), которые человек ещё не может создать по своей воле.

В ответ на первое положение необходимо подчеркнуть, что мероприятия, проводимые по решению партии и правительства, будут осуществлены не в одном каком-либо хозяйстве, районе или области, а на огромной территории юга и юго-востока нашей европейской равнины, в Западной Сибири и Казахстане.

Такой разворот работ может быть выполнен только в условиях социалистической системы хозяйства. При таком масштабе и при такой всесторонности мероприятий вполне реально их влияние на усиление внутреннего влагооборота, т. е. на увеличение повторяемости и интенсивности осадков.

Что касается второго положения, то всем живущим в степи знакомо такое явление, когда после длительного бездождного (антициклонического) периода наступают, наконец, благоприятные условия для образования дождя (давление, температура), появляется даже облачность, все с облегчением с минуты на минуту ждут дождя. Однако, вследствие полного истощения ограниченных запасов активной влаги, воздух остаётся недостаточно насыщенным ею, и иллюзия наступления дождя прекращается, или осадки выпадают микроскопическими дозами, и снова устанавливается сухая погода. При достаточных же запасах активной влаги не было бы таких явлений.

На современном уровне знаний в области гидрологии, метеорологии и других наук трудно дать цифровой расчёт баланса влаги в степных и лесостепных районах.

Но уже сейчас можно с достаточной определённостью сделать вывод, что при осуществлении травопольной системы земледелия и, как необходимейшего элемента её, сети полезащитных, приовражных лесных полос и прочих защитных насаждений:

а) значительно сократится поверхностный сток весенних и ливневых вод;

б) возрастут запасы активной влаги в почве, увеличится транспирация сельскохозяйственных растений, особенно многолетних трав, и усилится внутренний влагооборот;

в) резко сократятся или во многих случаях полностью приостановятся водная эрозия почвы и связанные с ней засорение и заиление рек и водоёмов; уничтожатся причины возникновения и чёрных и песчаных бурь (дефляции);

г) уничтожится неустойчивость и стихийность урожаев;

д) годовой сток больших рек в нижнем своём течении останется без существенных изменений, так как он зависит от внешнего влагооборота, а верховья рек будут не менее полноводными, ибо вследствие усиления внутреннего влагооборота участятся случаи выпадения дождя.


Трудом и волей советского народа под руководством партии большевиков будет изменена физическая география юга нашей равнины и покорена стихия степи. На месте монотонной равнины с капризным, неустойчивым увлажнением будет создан новый красочный ландшафт изобилия.