«…Лес как биоценоз, находясь во взаимодействии с окружающей средой, коренным образом изменяет почву, уровень грунтовых вод, климат и создает новые хозяйственные возможности».
Б.Йоганзен
Василий Байтала {Фото Алексея ВАЩЕНКО} |
Слабеющая сила наших почв уже на протяжении многих десятилетий не в состоянии компенсировать опережающий спрос на зерно и другие продукты аграрного сектора.
Развитие производства пошло по экстенсивному пути — расширения посевных площадей. За последнее тридцатилетие XIX века посевное поле Украины увеличилось на 2,6 млн. га. В нынешнем столетии посевные площади продолжали расширяться: в 1913 году они занимали 27,9 млн. га, в 1940-м — 31,3 млн. га, в 1980-м — 33,6 млн. га (увеличились на 20,4% против 1913 года). В 90-е годы эти площади сократились до 30,9 — 30,3 млн. га (1995—1997 гг.)
Среднегодовая урожайность зерновых культур колебалась в трех пятилетках (до 90-х годов) от 26,1 — 24,3 до 30,7 ц/га (рекордной — 35,1 ц/га — была в 1990 году), с последующим падением урожая до 24,5 ц/га (1995 г.) и 19,6 ц/га (1999 г.).
Правительство ставит задачу на 2001 год — собрать 35—40 млн. т зерна, что потребует увеличения урожая с каждого гектара в 1,5 — 2,0 раза против нынешнего. А пока плодородные черноземы Луганской области выдали в 2000 году озимого зерна меньше 10 центнеров с гектара (в 1999 — 13,5 ц/га), Николаевской, Запорожской и Херсонской — 16—17 ц/га. Преодолеем ли в оставшееся время накопившиеся негативы с потерей плодородия почв, агротехникой, селекцией и засоренностью полей?
Исторические источники сви-
детельствуют, что раньше (по крайней мере в XVI—XVII ст.) лесистость Украины была почти втрое больше. Лишь за период 1796—1914 гг. (становления и развития промышленности, железнодорожного транспорта, торговли древесиной и ее продуктами) площадь лесов в украинских губерниях уменьшилась более чем на 40% (с 7657 до 4476 тыс. га), лесистость составляла 9,8% (1914 г.).
В период первой мировой войны, революции и гражданской войны народное хозяйство охватил топливный кризис, почти полностью развалилась промышленность и транспорт. Активизировались чрезмерные заготовки дров для нужд городского населения, транспорта и работающих предприятий. А тем временем местное население прибегло к самовольным рубкам, самозахватам лесных площадей и их раскорчевке с целью перевода в сельскохозяйственные угодья.
За эти годы (1914—1927) площадь лесов Украины (в границах 1923 г.) уменьшилась на 34%, лесистость сократилась до 7,7%. Это существенно снизило регулирующие функции леса, его влияние на окружающую среду в районах, наиболее нуждающихся в этом.
После воссоединения западных областей Украины с Украинской ССР лесистость республики составляла 11,4% (1941 г.).
Во время Второй мировой войны было уничтожено 350 тыс. га лесов, пропало 104 тыс. га молодых посадок.
Сокращение площади лесов, сжигание древесины, минерализация навоза, подстилок, опада и разрушение гумуса почв — все это уменьшило энергетические ресурсы экосистем на 25—50%.
Наукой доказано, что химически связанная в процессе фотосинтеза энергия биомассы растительного происхождения становится первоначальным звеном биологической цепи «растения — животные — микроорганизмы». Это способствует движению биогеохимического круговорота химических элементов — их потоку в экосистемах, ландшафтах, в масштабах континентов, планеты. В этом процессе главную экологическую нишу биосферы представляет почвенный покров. В почве происходит превращение и синтез (гумификация) биомассы растительного происхождения и других органических остатков в доступные элементы питания растений — гумус.
На долю лесов приходится около 65% биомассы суши. Лесные экосистемы без вмешательства человека создают такое количество биомассы, которое сравнимо с продуктивностью интенсивно удобряемых сельскохозяйственных культур (агроэкосистемы). Так, например, дубово-грабовое насаждение (возраст 78 лет) производит суммарную биомассу в количестве 15,6 т/га в год в пересчете на сухое вещество, а пшеница — 13,49, ячмень — 12,84, кукуруза — 18,39, сахарная свекла — 31,21, картофель — 9,47 т/га в год.
Покрытая лесом площадь Украины составляет 9,4 млн. га и по приблизительным расчетам способна за год поглощать из атмосферы 206 млн. т углекислого газа и выделять до 149 млн. т биологически активного кислорода.
Загрязнение атмосферного воз-
духа в Украине остается одним из самых высоких в сравнении с соседними странами. Почти на 40% территории региона загрязнение атмосферы в два-три раза выше фонового значения. Наибольшее количество выбросов загрязняющих веществ приходится на предприятия черной металлургии, энергетики и угольной промышленности (83%). Более одной трети загрязнений поступает от работы автотранспорта.
Лесным экосистемам свойственны каптажные функции, проявляющиеся в задержании и накоплении различных вредных веществ — пыли, аэрозолей, газов, а также осадков, преимущественно кислотных дождей.
В течение года гектар леса отфильтровывает 36—70 т пыли, в наибольшей степени дубовые насаждения (56 т), буковые (68 т), меньше сосновые (36 т). Эффективно сорбируются поверхностью растений многие химические загрязнители атмосферы, а также аккумулируются лесонасаждениями тяжелые металлы, другие примеси.
Этому способствуют особенности микроклимата в лесу. Температура воздуха внутри зеленых насаждений в жаркую погоду на 4—8° ниже, чем на открытом месте, одновременно увеличивается относительная влажность воздуха на 15—30%. Увлажненная поверхность растений и пониженная температура приземного воздуха в лесу в десятки раз увеличивают скорость осаждения и поглощения газовых и других примесей лесными экосистемами.
После аварии на Чернобыльской АЭС уровень радиации в лесу был в 1,5 и более раз выше, чем на смежных полях. Поэтому представляется целесообразным создание вокруг АЭС защитных лесных «поясов» в радиусе не менее 50 км.
В зависимости от концентрации и характера выпадающих веществ происходят сложные физические, химические, биохимические процессы в растениях и почве, которые, в свою очередь, могут снижать и подавлять природные функции леса, вплоть до их отмирания.
Сложная вертикальная структура древостоев, мощная подстилка и глубоко пронизывающая почву корневая система способствуют положительному влиянию леса на гидросферу. Над лесом выпадает осадков в среднем на 10—15, а по некоторым данным даже на 25% больше, чем на открытых местах.
В лесу задерживаются почти все осадки. Сток здесь не превышает 3% годовых осадков, в то время как на лугу он достигает 38%. Зато внутренний и подземный сток в лесу составляет 42%, а в поле только 18%.
Влагоемкая подстилка гасит скорость стоков и удерживает от 100 до 500 и более процентов воды по отношению к весу подстилки. Испарение влаги из подстилки в 6,5 раза ниже, чем с поверхности поля. Такая поглотительная способность лесонасаждений особенно важна для районов с ливневым характером осадков, характерных для степи.
Высокая пористость гумусового горизонта лесных почв (51—73%) способствует максимальному поглощению воды и ее очистке от химических, органических и бактериологических примесей. Число бактерий в воде, протекающей через лес, снижается в 10—100 раз по сравнению с водой, поступающей в него, в результате сильно загрязненные поверхностные воды становятся питьевыми.
Академик В.Вернадский подчеркивал, что «…лесная почва настолько хорошо фильтрует сток, что с ней не сравнится очистка воды в лаборатории».
Леса являются важными факторами увлажнения атмосферы. За летний период поле и луг испаряют в среднем от 300 до 400 мм воды, а лес — 400—500 мм. Лиственный лес с гектара испаряет за сезон 2500 т влаги. Недаром климатологи называют леса океанами суши.
Лесоэкологические комплексы, таким образом, призваны сыграть весьма важную роль в достижении природного равновесия.
По утверждению известного ученого А.Яблокова, для сохранения природной среды крупного региона в «рабочем» состоянии, способном поддерживать климатические параметры, необходимо, чтобы около 30% площади оставалось в состоянии, близком к естественному. Среди остающихся 70% половина должна быть отведена под производство продуктов питания. Уменьшение площадей, отведенных для «дикой» природы, неизбежно ведет к экологическим катастрофам. В США лесами занято 24,3% территории, в ФРГ — 29,6%, во Франции — 27,8%.
В Украине на 1 января 1996 г. площадь лесов достигла 9400 тыс. га, а лесистость — 15,6% (в 1941 г. — 11,4%).
По оценкам ученых и специалистов Госкомлесхоза, оптимальной для Украины является лесистость 19%. Если взять отдельные регионы, то для Полесья она составит 32% (имеется 26,8), для лесостепи — 18 (13), для степи — 9 (5,3), для Карпат — 45 (42), для Крыма 19 (10,4%).
Ретроспективный анализ свиде-
тельствует, что нарастающие темпы сельскохозяйственного землепользования истощают почвенное плодородие, исключают возможность их самовосстановления в природных циклах биосферы. Наибольшие потери природного органического вещества в почве происходят по мере того, как они начинают обрабатываться, преимущественно отвальной вспашкой. По мнению некоторых ученых, возделывание плодородных глинистых почв в течение 70 лет приводит к потере 50% органики в поверхностном горизонте. Утверждается также об уникальной способности луговых почв к накоплению органического вещества и то, что этот процесс является медленным.
В 1948 году союзным правительством было принято постановление о внедрении травопольных севооборотов в степных и лесостепных районах страны.
Учение В.Вильямса при поддержке единомышленников — вдохновителей травополья было направлено на сохранение и расширенное воспроизводство комплекса природных ресурсов.
Противники травопольной системы земледелия уже к концу 50-х годов, критикуя отдельные ее недостатки, особенно по поводу преувеличения роли структуры почв и других частностей, огульно подавляли прогрессивный экологический принцип биологической направленности земледелия. Кстати, сейчас за рубежом травополье подается как новый метод, альтернативный химизации.
В противоположность травопольной системе на щит была поднята снова пропашная система земледелия. В условиях аграрной реформы и рыночных отношений негативный характер приобретают процессы расширения пропашных культур в несвойственных климатических районах. Например, подсолнечника в лесостепных и полесских районах, а картофеля и сахарной свеклы в юго-восточных и степных районах.
Ныне сельскохозяйственная освоенность территории Украины составляет 72,2%, распаханность — 57,1%; доля пахотных земель в общей площади сельскохозяйственных угодий равна 79,8%; под лугами и выпасами лишь 12,9%. Для сравнения: распаханность территории Великобритании, Франции, ФРГ — от 28,6 до 31,8%, а сельскохозяйственных угодий (пашня) — от 37,3 до 55,6%, под лугами — 18—25% территории.
Выходит, что сельскохозяйственная освоенность наших земель превышает экологически допустимые пределы и является малоустойчивой к аномальным колебаниям климата. Большеразмерные обрабатываемые поля в условиях снижения защитного влияния леса подвержены иссушающей солнечной радиации, усилению ветров и суховеев, а в совокупности с другими негативными агротехническими факторами способствуют развитию разрушительной водной и ветровой эрозии почв.
После возврата к пропашной системе земледелия (60-е годы) количество смытых пахотных земель увеличилось на 2,0 млн. га, или на 25,6%. Сейчас водной и ветровой эрозии подвержено более 14,9 млн. га сельскохозяйственных угодий, или 35,2% их общей площади. Ежегодно прирастает в Украине около 80—90 тыс. га эродированных земель.
В течение года эрозией выносится с полей и пастбищ 350—600 млн. т верхнего слоя почвы. Вместе с ней убавляются питательные вещества и органика: 11 млн. т гумуса; 0,5 млн. т азота; 0,4 млн. т фосфора и 0,72 млн. т калия.
Суммарные потери гумуса из-за эрозии и других деструктивных процессов ежегодно составляют 32—33 млн. т, что эквивалентно 320—330 млн. т органических удобрений.
На эродированных почвах урожай сельскохозяйственных культур на 30—80% ниже, чем на неэродированных. А общий недобор урожая по этим причинам может составить 6—8 млн. т, сопоставимый с годичной потребностью продовольственного зерна страны.
Вследствие нарушения режимов осушительных и оросительных мелиораций, плохо регулируемого внесения минеральных удобрений образовалось около
10 млн. га (26%) угодий с повышенной кислотностью, 5 млн. га (12%) — засоленные и солонцеватые, 4 млн. га (10%) — заболоченные и переувлажненные.
Уместно вспомнить предостережение К.Тимирязева, что «нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется взвешивать столько разнообразных сведений, нигде увлечение односторонней точкой зрения не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии».
Большое беспокойство вызывает сейчас распахивание 14 млн. га земель, размещенных на склонах разной крутизны.
Справедливости ради надо отдать должное директору Института земледелия УААН академику В.Сайко, уже много лет настаивающему на уменьшении земельных площадей в обработке минимум на 10 млн. га и переводе их в кормовые угодья и под облеснение. А пока остается надеяться, что одобренная правительством (1990 г.) Концепция развития земледелия с внедрением почвозащитной контурно-мелиоративной системы на период до 2005 года найдет свое применение в условиях аграрной реформы.
Поиск средств смягчения по-
следствий природных катаклизмов и антропогенных изменений уже имеет историческую давность. Еще в первой половине XIX столетия энтузиасты И.Данилевский (Харьковская губерния), В.Ломиковский (Полтавская губерния), В.Скаржинский (Херсонская губерния) успешно применили в своих поместьях посадку деревьев для защиты полей, закрепления сыпучих песков и разведения леса в степи.
Официальные власти, как правило, реагировали лишь на последствия катастрофических событий. Так, после сильной засухи и голода 1891 г. была снаряжена особая экспедиция для глубокого и всестороннего изучения природы степей и разработки мероприятий по борьбе с засухой и истощением почв. Почвовед В.Докучаев, возглавлявший экспедицию, гневно указывал, что «…леса, защищавшие местность от размыва и ветров, скоплявшие снега, способствовавшие сохранению почвенной влаги… охранявшие ключи, озера и реки от засорения …эти наиболее надежные и верные регуляторы атмосферных вод и жизни наших озер и источников местами уменьшились в 3—5 и более раз». Он ратовал за выработку норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод, которые не осуществлены и поныне. Вся его цельная научная система реконструкции природы и сельского хозяйства черноземной полосы предана забвению. Остались только созданные участниками экспедиции в Мариупольской ЛОС (Донецкая область) и Маловисковском районе (Кировоградская область) системы дубовых лесополос, которые уже более 100 лет обеспечивают высокие и устойчивые урожаи на защищенных ими полях.
Неоценимый вклад в развитие защитного степного лесоразведения внес участник докучаевской экспедиции, наш соотечественник, ученый широкого профиля Г.Высоцкий, именем которого назван Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации.
Анализируя причины массового усыхания (более 21 тыс. га в 1908 г.) ранее созданных лесонасаждений, Г.Высоцкий приходит к убеждению о целесообразности зональной схемы лесоразведения на юге страны. В степной (черноземной) зоне, в частности, удачное разведение леса, считал он, возможно в виде полос шириной 20—60 м, а в хорошо увлажненных местах — выращивание сплошных лесонасаждений. В полях севооборотов лучше создавать узкие лесополосы.
Несмотря на имевшиеся наработки науки и практики, народное хозяйство страны оказалось безоружным и незащищенным перед большой засухой, неурожаем и голодом 1946 года. Засуха охватила почти всю Украину.
В октябре 1948 года союзными органами была принята общегосударственная программа по созданию защитных лесонасаждений, внедрению травопольных севооборотов (уже упоминавшихся), строительству прудов… для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах. Этим планом предусматривалось за 1949—1965 гг. создать в Украине 1273 тыс. га защитных насаждений. Но не суждено было выжить даже посаженным лесополосам из-за слабеющего внимания к ним, а главное — переменам в руководстве страны.
Практикой доказано, что гектар лесополосы распространяет свое действие на 35—40 га пашни. Защитное влияние лесополос проявляется в снижении скорости ветра в приземном слое, что способствует большему накоплению снега (в 1,5—2,0 раза), уменьшению испарения влаги с поверхности почв (на 30—40%) и растений (на 20%), снижению температуры летом и повышению ее зимой (на 1—6°).
На защищенных полосами полях улучшается микроклимат и гидрологический режим, на каждом гектаре сохраняется до 600—800 м3 воды, на 15—20% повышается эффективность применяемых удобрений, что способствует стабильному повышению урожайности в сравнении с незащищенными полями в среднем на 3,2 ц/га (23%).
Многолетний опыт убеждает, что в условиях богарного земледелия наиболее оправданными способами охраны и повышения плодородия почв являются комплексные меры, совмещающие полезащитное лесоразведение с почвоводоохранной системой земледелия. Сейчас в Украине созданы системы полезащитных лесополос не только в отдельных хозяйствах, но и в целых районах: Приморском и Приазовском Запорожской, Верхнеднепровском Днепропетровской, Маловисковском Кировоградской, Каневском Черкасской, Обуховском и Кагарлыцком Киевской областей. Однако в стране полезащитная лесистость остается низкой и составляет лишь 1,5% (440 тыс. га).
Учитывая, что вопросы сохранения и воспроизводства почвенного плодородия являются постоянной стратегической проблемой, а рациональное землепользование — хозяйственной тактикой, было бы целесообразно:
— разработать и осуществить в условиях земельной реформы программу ренатурализации антропогенных агроландшафтов — охрану и повышение плодородия почв, защиту малых рек и водохранилищ;
— обосновать для каждого природно-хозяйственного региона уравновешенное соотношение между полем, лугом, лесом и водой;
— предусмотреть поощрение землепользователей за осуществление агротехнических и лесомелиоративных мероприятий по сохранению почв и водных ресурсов.
С целью рационального использования и возобновления защитных функций леса по примерным расчетам в ближайшие 10—15 лет необходимо:
— облесить 2 млн. га смытых пахотных и малопродуктивных земель; дополнительно посадить 630 тыс. га защитных лесонасаждений с целью создания законченных систем (3,0—4,0% пашни) во всех хозяйственных образованиях государства;
— определить для каждого природно-хозяйственного региона интегральную экономическую эффективность лесных насаждений по выполнению почвоохранных функций и постоянному возобновлению необходимых условий для жизни и деятельности человека: высококачественная вода, чистота воздуха, эстетика и биодизайн окружающей среды.
Осуществление этих мероприятий должно способствовать ренатурализации антропогенной агроландшафтной сферы, возобновлению ее природного потенциала как важной предпосылки устойчивого развития Украины.