Защитное лесоразведение возникло более 300 лет назад в России, когда в 1696 году по указанию Петра I была заложена дубовая роща возле Таганрога, которая явилась доказательством возможности про- израстания леса в открытой безлесной степи.

Впервые идею использования леса для полезащитных целей выд- винул в 1766 году известный агроном, лесовод и плодовод А. Т. Боло- тов, а претворил ее в жизнь в своем имении «Трудолюб» (ныне Полтав- ская область) в 1809 году В. Я. Ломиковский. Он посадил вокруг сво- их полей лесные полосы и получал высокие урожаи сельскохозяйствен- ных культур.

В период с 1804 по 1818 годы И. Я. Данилевский вырастил на сы- пучих песках Северного Донца около 1 тыс. га соснового леса.

Первые работы по выращиванию противоэрозионных насаждений относятся к 1822 году, когда в селе Моховое (Орловская губерния) И. Н. Шатиловым было произведено облесение овражно-балочной системы.

Первые работы по защите железных дорог от снежных заносов были проведены в 1861 году на Московско-Нижегородской и в 1863 году на Московско-Рязанской дорогах. Работами руководил из- вестный лесовод-мелиоратор Н. К. Срединский.

После Октябрьской революции продолжало развиваться опытное дело. В основу дальнейших работ было положено учение Докучаева – Костычева – Вильямса о системном подходе к мелиорации сельскохо- зяйственных угодий. Были созданы специальные научно-исследователь- ские институты.

В советский период разработана теория почвенной эрозии и приро- ды противоэрозионной устойчивости почв, системы противоэрозион- ных мероприятий. В результате длительных исследований учеными выявлено полезащитное, противоэрозионное, снегозадерживающее, экономичное и социальное значение защитных лесонасаждений. Науч- ные достижения и передовой опыт в области защитного лесоразведе- ния позволили перейти к широкому использованию леса для полеза- щитных целей, борьбы с водной и ветровой эрозиями почв и другими неблагоприятными природными явлениями.

Первые упоминания об эрозии почв на территории Беларуси встре- чаются в публикациях периода царствования Ивана Грозного. В одном из документов 1581 года указывается на распространение «смойных земель» по р. Двине, где смыв почв уже тогда наносил огромный ущерб сельскому хозяйству. Значительная вырубка лесов, расширение пахот- ных земель и пастбищ, проложение дорог, застройка городов способ- ствовали развитию эрозии почв в Беларуси. Первое описание меропри- ятий по регулированию поверхностного стока появилось в 1840 году в работе Н. Арнольда. Одно из этих мероприятий, т. е. крестообразную нарезку борозд по пригоркам и возвышенностям, применил Н. Н. Шиш- ка в Невельском уезде Витебской губернии. Как отмечает С. С. Собо- лев, это были, по-видимому, первые опыты по регулированию поверх- ностного стока на склоновых землях в России и, конечно, первые ме- роприятия по борьбе с водной эрозией почв в  Беларуси.

Установлено, что массовая вырубка лесов и распашка поверхности почвы явились основной причиной бурного развития водной эрозии и усиления роста оврагов. П. П. Роговой [35] указывает на отрицатель- ное последствие уничтожения естественного растительного покрова в возникновении и развитии эрозии почв. В. А. Дементьев [8], отмечая значительное развитие плоскостной и линейной эрозий на Минской, Ошмянской, Новогрудской и Витебской возвышенностях и Оршано- Могилевском плато, рекомендует создавать лесные полосы, имеющие большое водорегулирующее значение. В послевоенные годы лесово- ды республики в широком масштабе проводят работы по облесению

склонов древней гидрографической сети. Впервые в 1966 году на Мо- зырской гряде проведены террасирование склонов и посадки защит- ных насаждений по полотну террас.

На основании исследований, проводимых учеными, установлено, что водная эрозия почвы широко распространена на участках террито- рий, имеющих расчлененный рельеф и не покрытых растительностью. Многолетний совместный опыт науки и практики показывает, что ус- пешная борьба с эрозией почв возможна при осуществлении комплек- са противоэрозионных мероприятий, включая и создание защитных лес- ных насаждений.

Создание защитных насаждений на овражно-балочных землях в комплексе с другими противоэрозионными мероприятиями позволяет остановить развитие эрозионных процессов, сохранить от разрушения значительные площади пашни и других ценных угодий, повысить про- дуктивность эродированных земель и вновь включить их в сельхоз- оборот. Проблема защиты почв от эрозии в настоящее время акту- альна и для Беларуси, так как процессы эрозии в республике получили широкое распространение. Общая площадь эродированных и эрозион- но опасных земель составляет около 2,1 млн. га (В. В. Жилко). В ре- зультате эрозии разрушается гумусовый горизонт, теряются питатель- ные вещества, ухудшаются агрохимические, физические и водно-воз- душные свойства почв, качество выращенной продукции, снижается урожайность сельскохозяйственных культур. По самым скромным под- счетам, ежегодный недобор урожая только по зерновым составляет в среднем около 5 ц/га. По последним исследованиям, в нашей респуб- лике с одного гектара пашни ежегодно смывается 180–200 кг гумуса, что равноценно потере 4 т органических удобрений. Ряд специалистов считает, что в Республике Беларусь разрушение почв происходит в не- сколько раз быстрее, чем процесс почвообразования (В. Б. Орловский, В. К. Поджаров, В. Н. Воробьев).

В республике первые лесомелиоративные насаждения начали со- здавать в послевоенное время. Однако массовое создание их на зем- лях, подверженных эрозионным процессам, началось с 1967 года пос- ле выхода известного постановления «О неотложных мерах по защи- те почв от ветровой и водной эрозии», в котором борьба с эрозией почв рассматривается как одна из важнейших государственных задач в системе мер по дальнейшему развитию сельскохозяйственного про- изводства.

Учеными разработан комплекс противоэрозионных мероприятий, в котором важное место занимают защитные лесные насаждения. К таким насаждениям относятся водорегулирующие, приовражные и прибалочные лесные полосы и овражно-балочные насаждения. Эти на- саждения в подавляющем большинстве успешно выполняют свое ос- новное назначение: уменьшают поверхностный сток и переводят его в грунтовый, скрепляют почву и грунт, препятствуют размыву и способ- ствуют созданию лучших условий хозяйственного использования ма- лопродуктивных земель. В Республике Беларусь более широко в срав- нении с другими странами создаются лесные защитные насаждения на овражно-балочных землях, которые кроме выполнения защитной фун- кции служат источником древесины.

Многолетний опыт создания на овражно-балочных системах в Бе- ларуси мелиоративных насаждений показал, что они успешно выполня- ют защитную функцию начиная с 8–10-летнего возраста. Согласно на- шим исследованиям, созданные на склонах гидрографической сети за- щитные насаждения сосны обыкновенной в 20-летнем возрасте имеют запас стволовой древесины 135–145 м3/га (Минский лесхоз), в 25-лет- нем – 175–180 м3/га (Логойский лесхоз), в 30- и 40-летнем возрасте – соответственно 225 и 290 м3/га (Горецкий лесхоз). Эти насаждения создавались в основном посадкой сеянцев в дно плужных борозд ран- ней весной с исходной густотой от 6,5 до 10 тыс. шт. на  1 га.

Впервые в Республике Беларусь начиная с 1966 года защитные насаждения создавались на склонах Мозырской гряды по террасам (рис. 18). Полотно выемочно-насыпных террас шириной 3 м и обрат- ным уклоном 3–5° устраивалось террасером Т-4. Террасы по склону располагались с превышением не более 2 м и расстоянием между ними от 2 до 4 м. По полотну ступенчатых террас растения одной древесной породы размещали в два ряда: один ряд на выемочной, а другой – на насыпной части террасы. Расстояние между рядами на полотне терра- сы 1,5–2 м, шаг посадки в ряду 0,5–0,6 м. Посадка осуществлялась вручную под меч Колесова. В зависимости от экспозиции склонов и богатства почвы высаживались породы: дуб черешчатый, клен остро- листный, сосна обыкновенная, ель европейская, береза повислая, ясень обыкновенный, граб обыкновенный, акация белая и др.

Результаты наших исследований показывают, что в 20-летнем воз- расте разные породы по показателям роста имеют различный класс бонитета. Береза и акация растут по Iб классу бонитета, сосна по Iа, ель,

дуб и граб по I классу. Самый большой запас стволовой древесины имеет сосна – 160 м3/га. В культурах ели, березы и акации он равен соответ- ственно 136, 105 и 80 м3/га, дуба – 61 и граба – 40  м3/га.

Рис. 18. Культуры сосны по террасам на склонах Мозырской гряды

Проведенные в защитных насаждениях на Мозырской гряде иссле- дования показали, что все культуры успешно растут и развиваются, за исключением ясеня обыкновенного, который практически выпал. На склонах с защитными насаждениями полностью прекратилась вод- ная эрозия почвы.

В начале XIX века в южных и юго-западных областях Беларуси приступили к закреплению и облесению песчаных земель. Для закреп- ления подвижных песков использовали шелюгу красную, а для обле- сения – сосну обыкновенную.

Первые полезащитные полосы были созданы в конце 60-х годов про- шлого столетия на осушенных землях Полесской низменности. После осушения торфяно-болотных почв произошли глубокие изменения вод- но-воздушных, химических, биологических и других свойств почвы дан- ного региона. Под воздействием таких изменений и в результате интенсив- ной сельскохозяйственной обработки мелиорированные почвы стали лег- ко поддаваться дефляции. Надежная защита мелиорированных земель от

ветровой эрозии, существенное улучшение микроклиматической обста- новки на прилегающих полях, ведущие к повышению урожайности сель- хозкультур, достигаются созданием лесных полезащитных полос.

Конструкции лесных полос

По степени ветропроницаемости различают три основные конструк- ции лесных полос: плотную, продуваемую и ажурную. В облиственном состоянии первая по всему вертикальному профилю не имеет просветов, вторая имеет крупные просветы внизу между стволами, а в области крон деревьев почти ветронепроницаема, третья характеризуется равномерным размещением просветов по всему вертикальному профилю (рис. 19).

Кроме того бывают промежуточные, или переходные, конструк- ции. В частности, конструкция полосы, имеющая промежуточное ко- личество просветов между количеством просветов ажурной и проду- ваемой конструкций, называется ажурно-продуваемой, а полоса с ко- личеством просветов, средним между количеством просветов ажур- ной и плотной конструкций, – умеренно ажурной. И. В. Трещевский и В. Г. Шаталов различают еще ажурно-непродуваемую полосу (плот- ная в приземной части деревьев и ажурная в кронах) [50].

Аэродинамические свойства лесных полос различных конструкций не тождественны, поэтому они по-разному влияют на элементы микро- климата, на ветровой поток и его скорость, на температуру и влажность воздуха, на снегораспределение и сток талых  вод.

Ветровой поток при встрече лесной полосы плотной конструкции обтекает ее только сверху. При встрече же полосы продуваемой конст- рукции он проходит в основном через просветы внизу между стволами, и лишь некоторая часть его огибает полосу сверху. Встречая полосу ажур- ной конструкции, ветровой поток частично проходит через просветы по всему профилю, а частично огибает полосу сверху. Во всех этих случаях скорость ветра снижается. Согласно исследованиям ряда авторов, влия- ние облиственной лесополосы плотной конструкции на скорость ветро- вого потока в приземном слое (1 м) распространяется на расстояние, в 40 раз превышающее среднюю высоту (Н) насаждения в полосе в воз- расте 30–40 лет, т. е. составляет 40 Н, ажурной – до 45 Н, продуваемой – до 50 Н. Зона наиболее эффективного действия конструкции полосы, где скорость ветра уменьшается на 70% и более, распространяется у плот- ной полосы на 15 Н, у ажурной – на 20 Н, у продуваемой – на 25 Н.

б

в

Рис. 19. Основные конструкции лесных полос:

а – плотная; б – ажурная; в – продуваемая

Со стороны движения ветра, т. е. с наветренной стороны, защитное влияние лесных полос всех конструкций сказывается в зоне, не превы- шающей 10–15 Н, а эффективная защита – в зоне не более 5 Н. Вмес- те со снижением скорости воздушного потока в горизонтальном на- правлении уменьшается и его турбулентность.

Абсолютное значение скорости ветра и соотношение степеней сни- жения ее лесными полосами разной конструкции могут колебаться в зависимости от силы ветра, структуры полосы, степени ее продувае- мости и от других факторов, но характер снижения ветра полосами раз- ных конструкций остается постоянным.

У обезлиственных лесных полос плотной конструкции ветрозащи- та снижается в 1,5, а у ажурных и продуваемых – в 2 раза по сравнению с таковой у полос в облиственном состоянии.

Наибольшее ветрозащитное влияние оказывают полосы при пер- пендикулярном их расположении к направлению ветра. Дальность вли- яния полос при отклонении ветра до 30° почти не снижается, при от- клонении же больше чем на 45° снижается резко. С ветром тесно свя- зан ряд других элементов микроклимата.

В результате снижения скорости ветра и ослабления турбулентного обмена воздуха в приземном слое под действием лесных полос изме- няется температура воздуха. Причем характер этих изменений зависит в основном от конструкций лесных полос, а также от погоды и времени суток. В пасмурные дни температура воздуха на межполосных полях не отличается от таковой в открытой местности. В ясную, безветрен- ную погоду она вблизи опушек полос плотной конструкции на +6°С выше, чем в открытом поле, что нередко вызывает увядание сельско- хозяйственных растений. На полях среди полос ажурной конструкции температура воздуха днем возрастает не более чем на 1°С. Продувае- мые же полосы почти не влияют на температурный режим.

От скорости ветра, его турбулентного обмена и температуры зави- сит влажность приземного слоя воздуха. Так как скорость ветра под воздействием лесных полос снижаются, то на межполосных полях она всегда на 10–12% выше, чем на открытой местности, а во время сухо- веев возрастает еще в 1,5–2 раза, что весьма важно для жизнедеятель- ности растений. Дальность влияния ажурных и продуваемых полос на относительную влажность воздуха равна 25 Н, а плотных – 20 Н.

В прямой зависимости от степени влияния лесных полос разных кон- струкций на ветер находится испарение с открытой водной поверхности.

От испарения зависит баланс влаги, который Г. Н. Высоцкий оценивал как отношение осадков к испаряемости. Чем меньше это отношение, тем засушливее климат. Степень влияния лесных полос разных конст- рукций на испарение находится в прямой зависимости от степени их влияния на ветер. Сильнее всего снижается испарение в приопушечной зоне (до 30–35%). В сухие и жаркие дни защитное действие лесных полос повышается. В снижении испаряемости проявляется весьма важ- ное увлажняющее влияние лесных полос. При наличии лесных полос, как отмечает А. Р. Константинов (1974 г.), можно снизить норму поли- вов на 15%. Так, отношение осадков к испаряемости в открытой степи составляет 0,6, а на участках с лесными полосами – 0,9 (условия ув- лажнения здесь приближаются к условиям лесостепи).

Лесные полосы оказывают большое влияние и на снегораспреде- ление. Так, внутри плотных полос и в непосредственной близости от них собираются сугробы снега высотой 2–3 м и более. Под влиянием ажурных полос снег откладывается в виде длинных пологих сугробов. На полях с лесными полосами продуваемой конструкции он распреде- ляется сравнительно равномерно. Следовательно, лесные полосы плот- ной конструкции могут с успехом применяться для защиты путей транс- порта и других объектов от снежных заносов. Для полезащитного ле- соразведения наиболее приемлемы полосы продуваемой и ажурной конструкций, причем в районах с холодной и снежной зимой, а также с оттепелями лучший эффект дают продуваемые лесные  полосы.

Количество и характер распределения снега на полях в значитель- ной мере определяют глубину промерзания и процесс оттаивания по- чвы. Почва под снегом промерзает на меньшую глубину, а весной рань- ше оттаивает, причем интенсивнее в местах, где откладывается более мощный снеговой покров – здесь она полностью оттаивает к моменту появления проталин и быстрее поглощает талые воды. Оттаивание по- чвы происходит снизу и сверху.

Защитные лесные насаждения предотвращают снос снега с полей в овражно-балочную сеть, препятствуют глубокому промерзанию и зимнему иссушению почв, уменьшают поверхностный сток талых вод на 30–50% и способствуют лучшей их инфильтрации. В связи с этим запасы почвенной влаги в межполосных пространствах всегда выше, чем на открытых полях. Г. П. Сурмач [47] отмечает, что величина по- глощения талых вод под защитными насаждениями колеблется на чер- ноземах от 300 до 500 мм, на каштановых почвах – от 150 до 300  мм.

Это в 5–10 раз больше величины поглощения воды на пашне, особен- но на уплотненной.

П. С. Захаров с соавторами [10] установил, что правильно разме- щенные лесные полосы существенно снижают сток воды и смыв поверх- ностных слоев почвы как в период весеннего снеготаяния, так и при ливневых осадках. Согласно его данным, величина стока вод на полях, окруженных лесными полосами, на 20–30% ниже, а смыв почвы в 4– 6 раз меньше, чем на открытых полях. Лесные полосы, задерживая поверхностный сток, не только повышают влажность почвы, но и уве- личивают запасы грунтовых вод. Установлено, что на поле с защитны- ми полосами подъем уровня грунтовых вод в 1,5 раза больше, чем в степи, а в лесных полосах и на их опушках – 2,5 раза.

Кроме того, лесные полосы поставляют в почву органическое ве- щество в виде опада и отмерших корневых систем и тем самым повы- шают ее плодородие как под пологом, так и на защищенных ими полях. К примеру, по данным П. В. Вершинина и И. Б. Ревута [6], в Каменной степи в почвах, защищенных лесными полосами, содержание гумуса на глубине до 85 см ежегодно увеличивается на 0,27%. Накопление гумуса на облесенных полях происходит во всех основных типах почв лесостепи, особенно в дерново-подзолистых (менее интенсивно – на черноземах). На облесенных полях наблюдается улучшение качествен- ного состава гумуса, повышение в нем суммы поглощенных основа- ний, содержания подвижных форм азота, фосфора и калия.

Под влиянием лесных насаждений снижается объемная масса и возрастает общая порозность и связность почвы, улучшается ее вла- гоемкость и водопроницаемость, что резко уменьшает или полностью предотвращает поверхностный сток воды. В этом, прежде всего, за- ключается противоэрозионная роль леса.

Весьма большое значение в борьбе с водной эрозией почв имеет лесная подстилка. Она, обладая большой влагоемкостью и значитель- ной шероховатостью, уменьшает скорость течения воды и интенсивно поглощает ее. По данным Г. А. Харитонова [51], лесная подстилка под липой способна удерживать воды в 4,6 раза больше своей массы, под лещиной – в 4,1, под лиственницей – в 3,1, под березой – в 2,7, под дубом – в 2,4, под сосной – в 0,9 раза.

До недавнего времени положительное гидрологическое действие лесной подстилки сводили главным образом к поглощению воды атмосферных осадков вследствие ее высокой водопроницаемости

и влагоемкости и к предохранению почвенных водопроводящих пор от закупорки и заиления взмученными частицами почвы. Высокий уро- вень инфильтрационной способности почвы, покрытой рыхлой лесной подстилкой, объясняется тем, что подстилка, задерживая на поверхно- сти почвы слой воды, обеспечивает сплошное затопление ее. Лишь в этом случае происходит максимальное впитывание воды почвой. Та- ким образом, рыхлая подстилка сохраняет на высоком уровне макси- мальную водопроницаемость лесной почвы, предохраняя поры и по- лости от обрушивания, засорения и заиления, обеспечивает высокую интенсивность реальной инфильтрации. Взимний период такая подстилка предохраняет почву от раннего и сильного промерзания и формирова- ния на ней ледяной корки и этим обеспечивает лучшее просачивание в почву талой воды.

Исследования показали, что противоэрозионная устойчивость по- чвы значительно повышается также в результате скрепления ее корне- выми системами древесной и травянистой растительности.

Огромно значение лесных полос в защите почв от ветровой эро- зии. Они, снижая скорость ветра, предохраняют сельскохозяйственные культуры от выдувания и засыпания мелкоземом.

Защитные лесные насаждения положительно влияют и на транспи- рацию растений. Интенсивность ее у сельскохозяйственных культур на защищенных лесными полосами полях значительно падает, что способ- ствует более экономному расходованию почвенной влаги.

Лесные полосы, улучшая микроклимат, а также пищевой, воздуш- ный и водный режимы почвы, создают благоприятные условия для ро- ста и развития сельскохозяйственных культур. По данным многих авто- ров, урожайность основных зерновых культур в зоне влияния лесных полос повышается на 20–40%, овощных – на 45–60%, сеяных трав – в 2 раза. Прибавка урожая может зависеть от высоты и конструкции по- лос, расстояния между ними и от других факторов. Так, установлено, что при средней высоте лесных полос 3–4 м урожайность увеличива- ется на 17%, при высоте 7 м – на 33%, свыше 10 м – на  36%.

В Поволжье в 1957–1962 годах прибавка урожая яровой пшеницы под защитой лесных полос ажурной конструкции составила 16%, а под защитой продуваемых полос – 39%. В очень засушливые годы урожай на защищенных лесными полосами полях бывает в 1,5–3 раза больше, чем на незащищенных. Анализируя результаты многочисленных иссле- дований, М. И. Калинин [16] приходит к заключению, что в условиях,

где решающее агромелиоративное значение имеет изменение ветро- вого режима, более эффективны полосы ажурной (для степи и сухой степи) и продуваемой (для лесостепи и степи) конструкций.

Согласно данным А. А. Сенкевича [38], урожайность на полях, окаймленных со всех четырех сторон лесными полосами, в 6 раз выше, чем на полях, защищенных с одной стороны, а на межполосных клет- ках площадью в 100 га в 1,5 раза больше, чем на полях размером 200 га, окаймленных лесными полосами.

Существенную прибавку урожая сельскохозяйственных культур лесные полосы обеспечивают в комплексе с орошением. Прибавка урожая хлопчатника в ряде хозяйств составила 3,6–11 ц/га (15–55%) по сравнению с открытыми полями.

Велико и экологическое значение защитного лесоразведения, по- скольку полосные насаждения играют санитарно-гигиеническую роль – они регулируют скорость ветра, температуру, относительную влажность воздуха, создают благоприятную для здоровья человека зону, предох- раняют атмосферу от загрязнения пылью (на деревьях и кустарниках оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли), вредными газами (осаждают на себе до 60% сернистого газа) и радиацией, фильтруют воздух, уменьшают шумы, служат мощным ионизатором воздуха (обеспечивают атмосферу биологически активным кислородом), по- глощают углерод, выделяют чистый кислород. Один гектар лесных насаждений выделяет столько кислорода, сколько требуется для дыха- ния 200 человек. Кроме того, зеленые насаждения выделяют в атмос- феру фитонциды, очищающие воздух от бактерий и других вредных микроорганизмов, предотвращают загрязнение водных источников хи- мическими веществами (минеральными удобрениями и пестицидами), поступающими с обработанных химикатами площадей, а также от опас- ных для жизни человека и животных микробов. Под воздействием кор- ней растений и их выделений микробиологические процессы минера- лизации органических веществ в почве и процессы ее самоочищения осуществляются интенсивнее; при этом происходит гибель болезнет- ворных бактерий. Система защитных насаждений образует основу ус- тойчивости ландшафта и является незаменимым элементом в системе его саморегуляции, сохранении и улучшении окружающей среды. Насаждения способствуют сокращению заболеваемости и улучшению общего состояния людей, восстановлению их работоспособности, укреплению нервной системы, повышению производительности  труда.

Защитные лесные насаждения – одна из рациональных форм ис- пользования земли, обеспечивающая вовлечение в хозяйственный оборот малопродуцирующих земель, оказывающая положитель- ное влияние на окружающую территорию и создающая благопри- ятные условия для повышения эффективности общественного про- изводства.