Исследовательская работа "Зачем полю лес?"

МОУ «Егорьевская средняя общеобразовательная школа»

Конкурс «Подрост»

Учебно-исследовательская работа в номинации

 «Лесоведение и лесоводство»

Тема: «Зачем полю лес»

Автор уч-ца 11 класса

Егорьевской СОШ Кузнецова Елена

Руководитель учитель биологии

Сердюк Ольга Романовна

2009 год

Оглавление

1. Введение
2. Методика исследования
3. Результаты исследования
4. Выводы
5. Заключение
6. Список литературы
7. Приложение

1. Введение

Я живу в посёлке Искра Сакмарского района. Мой дом расположен на окраине села, возле которого расположено поле. Это поле год от года засевают сельскохозяйственными культурами: пшеницей, рожью, ячменём, подсолнечником. И каждый год я наблюдаю за такой картиной – поле страдает  от эрозии почвы, от суховеев. Потоки воды во время таяния снегов и ливневых дождей уносят с поля плодородный гумус, постоянно дующие в нашей местности ветры продолжают разрушительную работу воды. Поле находится на склоне холма, потоки воды, стекающие с поля, с каждым годом увеличивают площадь образовавшегося оврага. Поле нуждалось в спасении. И вот в мае 2008 года началась посадка полезащитной полосы. Работу по лесоразведению осуществляла районная организация «Сакмарское лесное хозяйство». У нас на территории Егорьевского сельского совета есть много старых лесных посадок, где сложилось устойчивое экологическое сообщество обитателей леса. Эти лесополосы играют не только полезащитное значение, но и рекреационное. Они служат местом отдыха жителей села. Было бы просто замечательно, если  бы рядом с моим домом произрастал молодой зелёный лес, а не пыльное поле. Меня всё это заинтересовало, и я решила провести исследование.

Цель работы: исследовать  состояние роста, развития и выживаемости  растений, посаженных в лесопосадке.

Задачи:

1. Изучить литературу по лесоразведению и по влиянию леса на эрозию почвы.
2. Пронаблюдать за ходом лесотехнических мероприятий,  осуществляемых в лесопосадке.
3. Пронаблюдать за ростом и развитием растений, посаженных в лесополосе, их выживаемостью
4. Сравнить полученные результаты с эталонными, сделать выводы.

1.1. Общие сведения об эрозии почв.

Издавна бедой для земледельца была и все еще остается эрозия почв. Слово “эрозия” происходит от латинского erosio, что означает “разъедать”, “выгладывать” или “выгрызать”. В зависимости от факторов, обусловливающих развитие эрозии, выделяют два основных ее типа — водную и ветровую. В свою очередь, водная эрозия подразделяется на поверхностную (плоскостную) и линейную (овражную) — размыв почвы и подпочвы.

Скорость эрозии превышает скорость естественного формирования и восстановления почвы. По оценкам научных учреждений, почвы сельскохозяйственных угодий России ежегодно теряют около 1,5 млрд. т плодородного слоя вследствие проявления эрозии. Годовой прирост площади эрозированных почв составляет 0,4-1,5 млн. га, оврагов — 80-100 тыс. га. Загрязнения водоемов продуктами водной эрозии по своим отрицательным последствиям не уступают воздействию сброса загрязненных промышленных стоков. Снижение урожая на эрозированных почвах составляет 36—47%. Причиной снижения биопродуктивности почв сельхозугодий является уменьшение запасов гумуса. Ежегодные его потери составляют в среднем 0,62 т/га.  Каждую весну с таянием снегов сначала маленькие ручейки, а затем и шумные потоки устремляются по склонам в низины, смывая и унося с собой оттаявшую почву. При бурном снеготаянии в почве появляются промоины — начало процесса образования оврагов.  Овраги, веером расходясь от центрального “стержня” — балки, разрушают поля, луга, перерезают дороги. Нередко длина балки достигает десятков километров, а оврагов — нескольких километров. Вовремя не остановленный овраг растет вглубь и вширь, захватывая все больше и больше плодородной земли.

Другая беда — ветровая эрозия, вызываемая пыльными бурями. Ветер поднимает тучи пыли, почвы, песка, мчит их над широкими степными просторами, и все это оседает толстым слоем на землю и поля. Отличие ветровой эрозии от водной выражается в том, что первая не связана с условиями рельефа. Если водная эрозия наблюдается при определенном уклоне, то ветровая может наблюдаться даже на совершенно выровненных площадках. При водной эрозии продукты разрушения перемещаются только сверху вниз, а при ветровой — не только по плоскости, но и вверх.

Важным отличием этих двух типов эрозии является то, что при ветровой эрозии происходит выдувание лишь механических элементов почвы, а при водной — не только смываются частицы почвы, но одновременно происходит растворение в текущей воде питательных веществ, удаление их.

При интенсивной эрозии промоины, рытвины, овраги превращают сельскохозяйственные угодья в неудобные земли, затрудняют обработку полей. Смываемый слой почвы выносится в реки и водоемы, вызывает их заиливание.

В результате эрозии в почвах уменьшается содержание азота и усвояемых растениями форм фосфора и калия, ряда микроэлементов (йода, меди, цинка, кобальта, марганца, никеля, молибдена), от которых зависит не только урожай, но и качество сельскохозяйственной продукции. Эрозия способствует проявлению почвенной засухи. Это объясняется не только тем, что значительная часть осадков стекает со склонов, но и тем, что на эродированных почвах с плохими физическими свойствами увеличивается потеря влаги. Засуху в районах проявления эрозии нередко называют “эрозийной засухой”. В связи со смывом минеральных элементов питания растений, усилением почвенной засухи, ухудшением физических свойств почв, снижением их биологической активности на склонах с эродированными почвами резко снижается урожай возделываемых культур.

Большой вред почвам наносит многократная механическая обработка: вспашка, культивация, боронование и т.д. Все это усиливает ветровую и водную эрозию. Теперь на смену традиционным методам обработки почв постепенно приходят почвозащитные с заметно меньшим объемом механического воздействия. Почва в результате такой щадящей обработки приобретает почти идеальные качества: она не уплотняется, становится в достаточной степени рыхлой, с многочисленными небольшими ходами, способствующими проветриванию и быстрому отводу воды после сильных ливней, что предотвращает образование застойной влаги. При вспашке такая структура была бы разрушена. Поскольку при щадящей обработке земля может впитывать влагу в больших количествах и отводить ее излишки, почва не вымывается и не выветривается.

Чтобы защитить почвы от разрушения, необходимо правильно определить состав возделываемых культур, их чередование и агротехнические приемы. При почвозащитных севооборотах исключают пропашные культуры (так как они слабо защищают почву от смыва, особенно весной и в начале лета) и увеличивают посевы многолетних трав, промежуточных подсевных культур, которые хорошо защищают почву от разрушения в эрозионно опасные периоды и служат одним из лучших способов окультурирования эродированных почв. Но самым эффективным средством борьбы с эрозией является лесонасаждение.

1.2. Выращивание полезащитных лесных полос.

О благотворном влиянии леса на урожай сельскохозяйственных культур написано много хороших и убедительных книг. Конечно, лес не панацея от всех бед, но в борьбе за урожай он фактор могучий. Недаром гласит народная мудрость: "Лес - это вода, вода - это хлеб, хлеб - это жизнь". А советский ученый В. Вильямс писал: "При отсутствии лесных полос агротехническая эффективность травяных полей сводится к такой анимальной величине, которая не может служить обоснованием их введения в севооборот". В комплексе с противоэрозионными и агротехническими мероприятиями лесные полосы способствуют повышению урожая зерна, позволяют сохранить от водной и ветровой эрозии ценные пахотные земли. Прибавка урожая на полях, защищенных лесными полосами, в сравнении с открытыми полями составляет 2,5 центнера с гектара пшеницы озимой, 1,5 центнера пшеницы яровой, 2 центнера ржи озимой и ячменя, 3,5 кукурузы на зерно. Благотворное влияние лесных полос на урожай известно давно. О естественной связи сельскохозяйственных культур и травянистой растительности с окружающим лесом в свое время говорил еще В. Докучаев. "Даже в очень засушливые годы, - писал он, - хлеб и трава в степи родятся близ и среди лесов под защитой живых изгородей и лесных посадок лучше. Оказывается, вся почва здесь относительно влажная". Трудно перечислить все факторы положительного действия на поле древесной растительности. Назовем лишь основные из них: она регулирует поверхностный сток и температурный режим почвы, принимает на себя удары ветра и пыльных бурь и уменьшает их разрушительное влияние на посевы и почву.  При массовой распашке целинные земли, если на них нет леса, очень часто гибнут от пыльных бурь. Разрушаются не только легкие песчаные почвы, но также земли тяжелого механического состава. Лес задерживает ветер и предотвращает ветровую эрозию почвы. Древесная растительность в степи уменьшает, и испарение влаги с поверхности земли на 40-50 процентов и сдерживает процессы ее разрушения от ливней. Средняя высота снегового покрова между полезащитными полосами в степи увеличивается на 8-10 сантиметров по сравнению с открытой степью. Влажность воздуха на таких полях повышается на 3-5 процентов.      Выращивание полезащитных лесных полос по границам полей севооборотов (а при больших полях — и внутри них). Входит в систему защитного лесоразведения составляющего основу агролесомелиорации. Полезащитные лесные полосы предохраняют почву от эрозии, задерживая поверхностный сток, улучшают её водный, температурный и питательный режимы, уменьшают скорость ветра, сохраняют снег на полях, что повышает почвенное плодородие, улучшает климатические и гидрологические условия местности, ослабляя влияние засух и суховеев, увеличивает урожай с.-х. культур. По многолетним опытным данным, урожаи на полях, расположенных среди лесных полос, на 20—25% выше, чем на участках в открытой степи. Наибольшую прибавку урожая под защитой лесных полос дают озимые зерновые, технические культуры, травы и корнеплоды.

        В России впервые обсадил участки пашни высокоствольными деревьями В. Я. Ломиковский в Полтавской губернии в 1809. Научные основы полезащитного лесоразведения разработали В. В. Докучаев и Г. Н. Высоцкий в конце 19 века. В это же время были заложены лесные полосы в степных районах Европейской части России — в Каменной степи (ныне в Таловском районе Воронежской области), под Мариуполем, в Старобельске (ныне Старобельский район Луганской области). В СССР полезащитным лесоразведениям придавалось большое значение.  В 1-ю пятилетку (1929—1932) было посажено лесных полос на площади 21 тыс. га, во 2-ю (1933—1937) — 278 тыс. га.

 В полезащитных лесополосах применяют ветропроницаемые 3—5-рядные полосы из высокоствольных быстрорастущих деревьев, которые способствуют равномерному распределению снега на полях, снижают скорость ветра на 40—50%, испарение влаги с поверхности почвы на 20—30%, повышают влажность воздуха, по сравнению с открытой степью, на 5—10%.

       Породы, выращиваемые в полезащитных лесных полосах, разделяют на главные и сопутствующие. Главные породы (дуб, лиственница, сосна, берёза бородавчатая, ясень зелёный и обыкновенный, тополи, акация белая) обеспечивают наибольшую высоту, устойчивость и долговечность насаждения.  Сопутствующие (липы, клёны, вяз обыкновенный, ильм, берест, груша лесная, яблони, алыча, шелковица, граб обыкновенный) создают условия для лучшего роста и развития главных пород, обеспечивают необходимую плотность полос в верхнем ярусе, способствуют затенению почвы и защите её от сорняков.

     При уходе за полезащитными лесными полосами применяют агротехнические меры: почву в междурядьях рыхлят культиваторами, а между растениями — тракторными рыхлителями; сорняки уничтожают гербицидами (симазин с прометрином, трисбеном; доза 2—4 кг/га действующего вещества); против вредителей и болезней древесных насаждений используют пестициды; молодые полосы поливают. Обработку почвы и уничтожение сорняков проводят до смыкания крон деревьев (до 5—10-го года жизни). Лесоводственные меры ухода: в полосах из одних главных пород обрезают нижние сучья до высоты 1—2 м и удаляют больные деревья, в насаждениях из главных и сопутствующих пород вырубают сопутствующие и некоторые главные (в первую очередь больные деревья) породы и уничтожают их поросль арборицидами

Нами изучен Приказ МПР РФ от 8 июня 2007 г. N 149  «Об утверждении Правил лесоразведения», вот некоторые положения из него:

1. Лесоразведение осуществляется созданием искусственных лесных насаждений методами посадки саженцев, сеянцев, черенков или посева семян.

2. Основными видами лесных насаждений, создаваемых в целях лесоразведения на пахотных землях, являются полезащитные и стокорегулирующие лесные полосы.

3. Процесс создания и выращивания лесных насаждений в целях лесоразведения включает:

1. определение местоположения и площади земельных участков, предназначенных для лесоразведения;
2. предварительную подготовку земельного участка для последующего выполнения работ по созданию лесных насаждений;
3. обработку почвы;
4. определение оптимального состава древесных и кустарниковых пород в создаваемых лесных насаждениях, размещения и количества посадочных или посевных мест;
5. посадку или посев древесных и кустарниковых растений;
6. уход за высаженными растениями или их всходами (при посеве).

4. Определение местоположения и площади земельных участков, предназначенных для лесоразведения, осуществляется в процессе подготовки лесных планов субъектов Российской Федерации, лесохозяйственных регламентов лесничеств (лесопарков), проектов освоения лесов на основании данных лесоустройства, землеустройства, документов территориального планирования, специальных обследований и других источников.

5. Предварительная подготовка земельного участка для последующего выполнения работ по созданию лесных насаждений включает:

1. обследование земельного участка;
2. маркировку будущих рядов лесных насаждений, посадочных или посевных площадок, обозначение мест с ограниченной пригодностью для движения техники;
3. предварительную борьбу с вредными почвенными насекомыми.

5. При обследовании земельного участка определяется его состояние и пригодность для выращивания древесных и кустарниковых пород (при необходимости проводится изучение и анализ почвы), доступность для работы соответствующей техники, заселенность почвы вредными для древесной и кустарниковой растительности организмами, уточняется тип лесорастительных условий и определяется способ создания лесных насаждений.

2. Методика исследования

Наблюдения проводились нами с мая по сентябрь 2009 года. На начало наших наблюдений, на поле площадью 386 га, принадлежащему  сельхозартели имени Карла Маркса Сакмарского района, по всему периметру были высажены саженцы древесных и кустарниковых пород. Время высадки саженцев – май 2008 года. Нами была собрана информация о лесотехнических работах, проводимых на данном поле в 2008 году до момента наших исследований,  у начальника участка Сакмарского лесхоза Комлева А.А. и главного агронома сельхозартели Пономарёва С.А. Сельхозартель предоставила лесхозу часть поля шириной 15 м по всему периметру, подготовила этот участок к посадке – почва была вспахана и взборонована. В мае 2008 года силами лесхоза была произведена посадка саженцев в три ряда на расстоянии 40-45 см друг от друга в каждом ряду. Высаженные породы: тополь чёрный, вяз мелколистный, клён татарский, лох серебристый, смородина золотистая, рябина обыкновенная.

Чтобы начать посадку, сначала подготовили почву: распахали и удобрили. И затем только посадили саженцы. Саженцы сажали посадочной машиной, на которой работают 2 человека. А один человек - оправщик, шёл следом и поправлял саженцы, уплотнял почву. Норма посадки саженцев – через 40-45 см в ряду.  Затем в течение лета 4 раза проводилось рыхление междурядий, тем самым боролись с сорняком.  Весной 2009 года, когда мы начали наблюдения, работники лесхоза провели ранневесеннее боронование прямо по посадке, через несколько дней осуществили подсчёт саженцев, выживших после зимы и произвели подсадку. По технологии, если выживаемость саженцев менее 25%, то все посадки перепахивают и пересаживают. Если от 25% до 70%, то досаживают саженцы, а если выживаемость составляет 70-100%, то никакой досадки не производится. И осенью 2009 года провели инвентаризацию и сдали участок.

Я выбрала участок длиной 100 метров и шириной 10 метров. На данном участке было высажено 3 ряда саженцев, ориентированных по краю поля с северо-запада на юго-восток.  Первый ряд, начиная от края поля, засажен лохом серебристым, второй ряд – вязом мелколистным, третий ряд – тополем чёрным. Тополь является главной породой, а вяз и лох сопутствующими.

2.1 Характеристика пород, высаженных на исследуемом участке.

Тополь черный, или Осокорь (Populus nigra L). Тополь черный - крупное дерево, высотой до 30 м., с мощной, широкой, ветвистой кроной и цилиндрическим стволом, кора которого вначале гладкая, серая, позднее чернеющая, с глубокими трещинами. Ствол обычно развит очень сильно, довольно неровный и закрученный, чаще всего немного утончающийся или сдавленный, уже на небольшой высоте от почвы разделяется на несколько сильных и массивных ветвей, которые дугообразно и круто поднимаются вверх.      Молодые побеги блестящие, желтые или желтовато-серые, гладкие, слабоограненные. Почки у тополя черного сплюснутые, белесо-коричневые.      Листья ромбические или треугольные, с длинным тонким острием на верхушке, темно-зеленые сверху и несколько светлее снизу, по краю мелкотупозубчатые, ароматные. Все листья при распускании красновато-зеленые, но вскоре становятся блестящими темно-зелеными.      Мужские сережки серо-белые с красноватыми пыльниками, длиной около 5 см. Женские сережки зеленоватые.      Крошечные семена тополя черного спрятаны в волосистые коробочки и так в большом количестве разносятся ветром. В больших посадках тополя в период созревания семян кажется, как будто на деревья выпал снег.      К почвенным условиям тополь черный малотребователен, может расти на сухих и сравнительно бедных почвах. На богатых и влажных растет очень быстро. Зимостоек и засухоустойчив. Хорошо формуется. Относительно газо- и дымоустойчив. Тополь черный применяется в традиционных садово-парковых посадках.

Вяз мелколистный (Ulmus pumila L.)  Небольшое дерево до 15 м высотой или кустарник, с густой округлой кроной. Мелкие кожистые, неравнобокие листья, с острой короткой вершиной и зубчатым краем. Осенняя окраска листвы-оливково-желтая. Светолюбив, морозостоек, не требователен к почвенным условиям. Засухоустойчив, морозостоек.  Не дает корневых отпрысков. Хорошо переносит пересадку. Светолюбив, от этого фактора часто зависит вид кроны, чем больше солнечных лучей получает дерево, тем более пушистой и ровной будет крона.

Лох серебристый (Elaeagnus argentea). Небольшое дерево 3-5 метров в высоту, родом из Северной Америки. Крона широкая, раскидистая. Побеги покрыты красновато-коричневыми чешуйками. Листья широкоэллиптические, заостренные, 3-8 см длиной, с обеих сторон серебристые. Цветет в мае-июне мелкими, желтоватыми, очень ароматными цветами. Плоды шаровидные, серебристые, несъедобные. Выносит полутень. Морозостоек. Не требователен к почве. Устойчив к загрязнению воздуха. Дает обильную корневую поросль. Размножается семенами, черенками, корневой порослью.

Таким образом, высаженные породы деревьев идеально подходят для посадки в условиях засушливого климата нашей местности.

 Я подсчитала количество саженцев в начале мая 2009 года, после выборочной досадки. Оказалось, что саженцев тополя – 81 растение, вяза –88 растений, лоха – 62 растения. При дальнейших моих наблюдениях выяснилось, что при посеве ячменя на поле работники сельхозартели проявили халатность и засеяли часть лесополосы ячменём, при этом часть саженцев погибла, особенно пострадали тополя, так как они были более высокорослыми и находились в ближнем к полю ряду. В течение лета работники лесхоза дважды обрабатывали междурядья от сорняков. В сентябре 2009 года ими была проведена инвентаризация выросших деревцев и сдача дирекции лесхоза. Я произвела подсчёт растений на своём контрольном участке, тополей я насчитала 51 экземпляров, вязов – 83 экземпляра, лоха – 60 экземпляров.

Таким образом, кроме собственных наблюдений за развитием растений, их количественного учёта, информация мною была собрана из литературных источников, из контактов с руководителями лесхоза и руководителями сельхозартели.  Собранный материал я статистически обработала и представила в таблице.

3. Результаты исследования

На основании моих исследований можно проследить выживаемость саженцев на исследуемом участке лесополосы длиной 100 метров:

Средняя выживаемость саженцев составила 25,9%. Лучше всего принялись и выжили саженцы вяза мелколистного. Выживаемость растений на исследуемом участке зависела от климатических условий; от  соблюдения технологии лесотехнических работ работниками лесхоза; от соблюдения технологии сельскохозяйственных работ работниками сельхозартели, от антропогенной деятельности человека - выпаса скота вблизи лесополосы.

4. Выводы

Я изучила литературу по лесоразведению и по влиянию леса на эрозию почвы. Также наблюдала за ходом лесотехнических мероприятий, которые проводились в лесопосадке. Наблюдала за ростом и развитием саженцев и их выживаемостью, определила факторы, влияющие на их выживаемость. Затем я проанализировала  полученные результаты и пришла к такому выводу, что  средняя выживаемость саженцев 25.9%, то есть практически каждое четвёртое растение выжило. Если осуществлять на данном участке природоохранные мероприятия, то через несколько лет в лесополосе будут расти высокие тополя как главные культуры, а сопутствующие растения - вяз (дерево второго яруса) и лох (кустарник третьего яруса) будут создавать условия для лучшего роста тополей и будут угнетать рост сорняков, затеняя их.

5. Заключение

В работе над  проектом мне помогали: учитель биологии Сердюк О.Р., начальник участка Сакмарского лесхоза Комлев А.А. и главный агроном сельхозартели Пономарёв С.А., моя одноклассница Кукжанова Нурслу.  Она помогала мне  вести подсчёт растений.

Рекомендации

1. Учащимся школы выпускать экологические листовки для населения на тему «Защита лесонасаждений».
2. Проводить экологические акции по уходу за молодыми лесонасаждениями – рыхлении почвы вокруг саженцев и уничтожении сорняков.
3. Проводить экологические акции по уходу за сформированными лесополосами – уборке сухостоя и по необходимости мусора.
4. Администрации сельского совета упорядочить выпас скота вблизи лесонасаждений.
5. Учителям начальных классов проводить с детьми экскурсии в лесополосу.

Список литературы

1. В. А. Каргов «Лесные полосы и увлажнение полей», М.: Наука, 1979;
2. Г. П. Сурмач «Водорегулирующая и противоэрозионная роль насаждений», М.:Наука, 1971;
3. П. Д. Никитин «Выращивание полезащитных лесных полос», М.: Сельхозиздат, 1972
4. Р.В.Бобров «Беседы о лесе», М.:Молодая гвардия, 1982
5. Е.А.Нинбург.Технология научного исследования. Методические

 рекомендации//Биология.1 сентября, №10,2008.

Приложение

Нарушенные условия произрастания саженцев на поле ячменя из-за нарушения технологии посева ячменя работниками сельхозартели

Отдельные хорошо развитые экземпляры тополя чёрного

Вид на лесополосу, посаженную около двадцати лет назад

Вид на исследуемый участок молодой лесополосы

Поле после уборки урожая. Эти растения выжили, хорошо сформировались, уйдут в зиму окрепшими и дадут начало молодому лесу.