Исследование состояния и полезных функции лесополос

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №5» с.Сергиевское
Грачевского муниципального района Ставропольского края
Тема проекта: «Исследование состояния
и полезных функции лесополос»
Работу выполнила
учащаяся 10 класса
МКОУ СОШ №5 с.Сергиевское
Ткаченко Виктория
Руководитель:
Головинова Алла Ивановна
учитель биологии
МКОУ СОШ №5
с.Сергиевское
2014 г
2
Содержание:
Введение…………………………………………………………………...... стр.3
1. Геолого-географическая характеристика исследуемого района............. стр.5
2. История появление лесополос………………………………………........ стр.5
3. Современное состояние защитных лесных полос..……………………. стр.6
4. Влияние лесополос на физические параметры окружающей среды...... стр.8
4.1. Влияние зелёных насаждений на влажность воздуха…………. стр.9
4.2. Ветровой режим……………………………………………….... стр.10
4.3. Температура и освещенность в лесополосе…………………... стр.10
4.4. Определение пылезадерживающей роли растений…………... стр.11
5. Выводы…………………………………………………………………… стр.12
6. Заключение………………………………………………………………. стр.14
7. Приложения……………………………………………………………... стр.15
8. Список литературы……………………………………………………… стр.17
3
Введение.
Ставропольский край входит в число административных регионов юга
России, остро испытывающих недостаток влаги, подвергшихся деградации и
нуждающихся в комплексных лесомелиоративных мероприятиях. В комплексе
мер, направленных на борьбу с засухой, водной и ветровой эрозией почв,
важное место принадлежит агролесомелиорации. Агролесомелиорация - это
доступный, мощный и длительно действующий и экологически чистый способ
биологической
мелиорации
степных
почв.
Созданием
защитных
лесонасаждений занимаются в России более 500 предприятий. Ими заложено
2,8 млн. га на землях сельскохозяйственного пользования, в основном в
районах с интенсивным ведением сельского хозяйства.
Лесные полосы, или Лесозащитные полосы — защитные лесные
насаждения в виде рядов деревьев и кустарников, создаваемые среди пахотных
земель, на пастбищах, в садах, вдоль оросительных и судоходных каналов,
железных и автомобильных дорог, по бровкам оврагов, на склонах и т. п.
Лесные полосы создаются для преодоления вредного влияния суховеев на
урожай, улучшения водного режима почвы путём задержания снега и
уменьшения испарения, для предотвращения эрозии почв и роста оврагов, а
также для защиты железных и автомобильных дорог от снежных и песчаных
заносов. Лесные полосы являются частью защитных лесонасаждений, которые
используют в степных, лесостепных и полупустынных районах с указанными
выше целями, а также для закрепления песков. В местах применения лесных
полос улучшается состояние почвы, повышается насыщенность её кислородом,
увеличивается количество гумуса, становится многообразней флора (создаются
места для лучшего развития редких видов растений). Лесные полосы
привлекают птиц (в деревьях можно укрыться, построить гнёзда, найти много
насекомых) и диких животных (создают возможность для их перемещения или
сезонной миграции).
Цель работы заключалась в следующем – исследовать состояние и полезные
функции лесополос, донести эту информацию до жителей нашего района.
4
В ходе выполнения работы решались следующие задачи:
-на примерах эксперимента и практических работ показать роль
защитных лесополос в жизни человека;
-дать практические рекомендации по улучшению экологической
обстановки на территории лесного массива;
- развитие умения вести наблюдения за природными взаимодействиями
и влиянием деятельности человека на окружающую среду;
- воспитание у молодёжи бережного отношения к природе;
-трудовое и экологическое воспитание подрастающего поколения;
В качестве объекта исследований выступает, лесные полосы в окрестностях
нашего села.
Лесополоса — понятие почти обыденное: вон их сколько, вдоль дорог, по
периметру полей. Когда едешь на автомобиле в г.Ставрополь, периодическое
мелькание этих узких полос посадок деревьев даже немного раздражает…И
их присутствие кажется нам понятным, очевидным и как-то само собой
разумеющимся. Но внимательный человек обратит внимание на то, что эти
лесопосадки высажены примерно в одно время — где-то около 60 лет назад.
Наш Грачевский район полностью расположен в степной зоне. У нас —
плодороднейшие почвы и тёплый климат. Однако, испокон веков здесь редко
удавалось получать стабильные урожаи. Горячие юго-восточные ветра
пустынь проносились по нашим степям, губя высаженные урожаи…
Причиной этих бед было отсутствие лесов. Поэтому выбранная нами тема
проекта является актуальной.
Наблюдения проводили летом 2013 года
5
1. Геолого-географическая характеристика исследуемого района.
Ставропольская
возвышенность
занимает
центральную
часть
Предкавказской равнины. На западе, севере и востоке она постепенно
сменяется низменностями, а на юге круто обрывается к долинам рек Кубань
и Суркуль. Наиболее подняты южная и центральная части возвышенности.
Глубокими
речными
долинами
и котлованами
они
расчленены
на
платообразные останцовые массивы, гряды и отдельные горы. Ближе к
центру
возвышенности
находятся
Прикалаусские
высоты.
Склоны
Прикалаусских высот в пределах рассматриваемого района расчленены
глубокими обрывистыми балками. Рельеф склонов сформирован древними и
действующими оползнями и имеет ступенчатый характер.
2 История появление лесополос.
И русский человек первым придумал защитить степь лесом, ещё в 1767
году, и имя его — Андрей Тимофеевич Болотов, чрезвычайно разносторонний
человек — агроном, писатель, философ. А уже через двадцать лет выходит
первый указ о разведении защитных лесов в степях. В дальнейшем русскими
учёными-агрономами В. Докучаевым, Г. Высоцким, В. Вильямсом, П.
Костычевым разрабатывается цельная система мероприятий — травопольной
системы земледелия.
После Великой Отечественной войны, в 1946 году, нашу страну постигает
ещё одна беда — страшная засуха… Страна голодает. Чтобы обезопасить себя
от подобных катаклизмов в будущем, 20 октября 1948 году Советом Министров
СССР и ЦК ВКП(б) принимается постановление «О плане полезащитных
лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов
и водоемов для обеспечения высоких устойчивых урожаев в степных и
лесостепных районах Европейской части СССР», известное впоследствии, как
6
«Сталинский план преобразования природы». Это была первая в истории
человечества крупнейшая экологическая программа воздействия на климат
огромной
территории,
призванная
навсегда
оградить
плодородные
сельскохозяйственные земли от губительных суховеев, пыльных бурь,
дефицита влаги и почвенной эрозии.
Некоторые детали потрясают воображение: План был рассчитан на 15 лет. За
это время было высажено около 2 млн. гектаров лесозащитных полос, общая
протяженность которых превышала 5000 км, а направление рассчитано таким
образом, чтобы преградить путь юго-восточным суховеям.
Кроме
этого, проводились
следующие
мероприятия
по
организации
травопольной системы земледелия, упомянутой выше:
 посадка защитных лесных полос на водоразделах, по границам полей
севооборотов, по склонам балок и оврагов, по берегам рек и озер, вокруг
прудов и водоемов, а также облесение и закрепление песков;
 правильная система обработки почвы, ухода за посевами и прежде всего
широкое применение черных паров, зяби и лущения стерни;
 правильная
удобрений;
система
посев
применения
отборных
органических
семян
и
минеральных
высокоурожайных
сортов,
приспособленных к местным условиям;
 развитие орошения на базе использования вод местного стока путем
строительства прудов и водоемов.
3.Состояние защитных лесополос в Грачевском районе в 2013 г.
В нашем районе единственным защитником почв от водной и ветровой
эрозии являются лесополосы. Они обеспечивают благоприятные условия для
выращивания сельскохозяйственных культур, защищают почву от выдувания
7
и разрушения плодородных частиц. Зеленые полосы заслоняют растения от
сильных и иссушающих ветров, уменьшают испарение влаги из почвы и
транспирацию её растениями. В зимнее время такие полосы способствуют
накоплению снега, увеличению влаги в почве. Под действием лесных полос
урожай зерновых и корнеплодов увеличивается на 15-20 %. Мы обратились в
наш лесхоз с просьбой предоставить информацию о современном состоянии
лесозащитных полос: о том, какую площадь занимают посадки, какие породы
деревьев используются, как за ними ухаживают и т.д. В ответ мы услышали,
что лесные полосы теперь не находятся в ведомстве лесного хозяйства, а
относятся либо к хозяйствам, на землях которых находятся,
районной
администрации.
На основе данных, проводимых в 1966 году Всесоюзным объединением
«Лесопроект»
юго-восточного
лесоустроительного
предприятия
для
организации и развития лесного хозяйства Грачевсого госколхозлесхоза
Ставропольского управления лесного хозяйства, всего в Грачевском районе
было 393 га площади лесного фонда и полезащитных полос. Было отмечено
удовлетворительное санитарное состояние насаждений. Очагов вредителей и
болезней леса, представляющих угрозу насаждениям не выявлено. В
зависимости от назначения защитных насаждений, степени проявления
эрозии почв, конструкции лесных полос, главной породы, участия
сопутствующих и кустарниковых пород, способа создания и других факторов
полезащитные лесные полосы закладывают в основном из трех-четырех
рядов шириной не более 15 метров. Главные породы для защитного
лесоразведения в нашем районе – акация обыкновенная, вяз обыкновенный,
акация желтая, гледичия обыкновенная, жердела. Сопутствующие породы –
ясень обыкновенный, липа мелколистная, алыча обыкновенная. Кустарники –
шиповник, лох узколистный, тёрн, боярышник и другие. Впечатляет объем
выполненных расчетов, информативность таблиц, ведомостей. Похоже, что
позднее уже никакие планы и расчеты не проводились, а лесополосы района
остались бесхозными и запущенными.
8
Из исследованных 23 км лесных полос, 8 км подвергались пожарам, 2, 5
км практически исчезли, 11 км находятся в хорошем состоянии. Лесополосы
нещадно вырубаются и засыхают. Повреждаются пожарами, самовольными
рубками, болезнями и вредителями. Примерно на половине занимаемой
площади
насаждения
нуждаются
в
срочных
лесохозяйственных
мероприятиях: смене поколений, реконструкции, улучшении санитарного
состояния. Они превращаются в огромные свалки. Вызывает возмущение
отношение жителей нашего села к этим биогеоценозам.
В современной
эколого-экономической обстановке лесные полосы оказались бесхозными.
4. Влияние лесополос на физические параметры окружающей среды.
Зелёные насаждения могут весьма эффективно влиять на температуру
местности, влажность воздуха и почвы, объём испарений, возникновение
воздушных потоков и в конечном счёте на тепловой режим и микроклимат в
целом. В защитные лесные насаждения на при балочных и приовражных
полосах в разных почвенно-климатических условиях можно вводить ясень,
черемуху, граб, орех грецкий и др. Из кустарников: акацию желтую,
свидину, жимолость, боярышник, терн, малину, вишню степную, бузину,
клен, смородину, облепиху и др. В насаждениях по дну балок успешно растут
вяз обыкновенный, акация, гледичия, вяз мелколистный.
Растения,
образующие лесополосы зависят от температурных условий,
влажности, освещенности и других факторов среды. Однако и сами они,
образуя непрерывный растительный покров, влияют на окружающую среду и
формируют в ней местообитания для других растений, животных, грибов,
микроорганизмов.
Такие
растения
называют
доминантными
(«господствующими», «преобладающими»). Это чаще всего функциональное
доминирование. Эти виды ведут себя как хозяева: определяют структуру и
облик биогеоценоза, внутренний климат, видовой состав, обилие и
размещение животных, грибов и микроорганизмов. Так как объектами
9
нашего исследования являются вязовая, акациевая и жерделовая лесополосы,
то соответственно доминантными видами в них являются: вяз, акация,
жердела.
Исследуемые лесополосы трехрядные и расстояние между деревьями 1,5 м.
Кроме главных пород в их состав входят сопутствующие: боярышник, терн,
шиповник образующие подлесок.
Мы провели исследования выясняющие влияние этих растений на
влажность воздуха, тепловой режим приземного слоя, освещение приземного
слоя, движение воздуха.
4.1. Влияние зеленых насаждений на влажность воздуха.
В результате интенсивного испарения происходит охлаждение поверхности
дерева и, соответственно, окружающей его среды. Испарение наиболее
интенсивно у таких деревьев, как вяз, дуб. Зелёные насаждения играют
чрезвычайно важную роль в увлажнении воздуха. Относительная влажность
воздуха характеризуется степенью насыщенности его водяными парами.
Влияние растительности на влажность воздуха распространяется на
расстоянии, равное двадцатикратной высоте дерева, способность увлажнять
воздух различна у деревьев различных видов. Хорошие увлажнители –
жердела,
вяз, акация желтая. Влажность воздуха измеряли с помощью
гигрометра. Замеры проводили в лесополосе, в 10, 20 и 30 м. от нее.
(См. приложение. Таблица 1 - Изменение влажности воздуха в лесополосе и
прилегающей к ней территории)
Из таблицы №1 следует, что по сравнению с открытой местностью в
вязовой полосе влажность увеличивается на 19%, в жерделовой на 14%, в
акациевой на 12%.
10
4.2. Ветровой режим.
Чрезвычайно важное значение в оздоровлении окружающей среды имеет
влияние растений на ветровой режим. Над хорошо прогретыми открытыми
пространствами воздух поднимается вверх, а на смену ему устремляется
прохладный, увлажнённый, обогащённый кислородом воздух зелёного
массива. Так возникают горизонтальные потоки воздуха, которые как бы
проветривают территорию, способствует рассеиванию вредных примесей,
снижению их концентрации. Кроме того, плотные древесно-кустарниковые
насаждения
сдерживают сильные шквалистые ветры, способствуют их
затуханию. Так, густая изгородь из боярышника снижает скорость ветра в 1,5
раза. Таким образом, изменяя скорость и направление потоков воздуха,
зелёные насаждения улучшают газообмен территорий, предохраняют от
переохлаждения зимой и от перегрева летом. Скорость (силу) ветра измеряли
с помощью самодельного ветрячка. Замеряли число оборотов в минуту на
разном
удалении
от
лесополос
и
в
лесополосе
(по
направлению
господствующих юго-восточных ветров). (См. приложение.) Из таблицы №2
следует, что сила ветра заметно ослабевает в вязовой лесополосе – на 56%, в
жерделовой – на 45%, акациевой – на 25%.
4.3. Температура и освещенность в лесополосе.
Измерение температуры воздуха производили с помощью воздушного
термометра на высоте около 1 метра от поверхности почвы. Замеры делали в
течении недели ежедневно в одно и то же время. Сравнили среднюю
температуру на открытом участке и в лесополосах.
Из таблицы №3 (см. приложение) следует, что прохладнее всего в вязовой
лесополосе, т.к. там температура уменьшается на 5-6°C, в жерделовой на 45°C, акациевой на 3-4°C.
11
Измерение освещенности в лесополосах проводили опираясь только на
свои органы чувств, т.к. отсутствовал люксметр. Самая темная лесополоса –
вязовая, более светлая – жерделовая, светлее всех – акациевая.
Из
вышеизложенного
можно
сделать
вывод,
что
самое большое
воздействие на все исследуемые физические параметры среды оказывает
вязовая лесополоса: там самая большая влажность, ниже температура,
темнее, чем в других лесополосах, а так же эта лесополоса лучше других
гасит силу ветра.
Менее всего влияет на микроклимат акациевая лесополоса. Она более
продуваема, светлая, влажность воздуха ниже, а температура выше, чем в
других лесополосах. Это связано с маленьким размером листьев.
Жерделовая лесополоса занимает по всем показателям промежуточное
положение.
4.4. Определение пылезадерживающей роли растений.
Общеизвестно значение зеленых растений как санитаров Земли. На их
листьях задерживается много пыльных частиц, которые находятся в воздухе.
Среди них и химически опасные вещества и безопасные в химическом
отношении, как, например, природная пыль. Все эти загрязняющие вещества
вредны и для человека, и для растений. У растений наблюдается закупорка
устьиц, перегрев листовой пластины, снижается степень освещенности, а
значит и процесс фотосинтеза.
Задерживаемая листьями пыль концентрируется, а затем сдувается или,
чаще смывается, таким образом, растения очищают воздух.
По
степени
загрязнения
листовой
пластинки
можно
судить
об
экологическом состоянии окружающей среды. Для того чтобы выяснить
пылезадерживающую роль растений мы отобрали по 10 листочков от разных
растений, растущих в местах с различной степенью загрязнения воздуха. В
12
центре с. Сергиевского набрали листьев сирени, возле объездной дороги
листья ясени, листья жерделы набрали вдоль автострады.
Затем сходили в лесополосу и набрали на пробу листья вяза обыкновенного
у грунтовой дороги и в глубине лесополосы. Листочки положили в пакеты с
указанием места отбора проб древесной породы. Затем в классе провели
исследование листьев на степень их загрязнения, протирая влажным ватным
диском и оценивая визуально по 5-ти бальной шкале. Результаты
исследования записали в таблицу №4(см. приложение).
Как показали исследования, больше всего пыли оказалось на листьях ясени,
сирени и жерделы, произраставшего вдоль дороги. Причина загрязнения
листьев ясени и кураги – оживленная магистраль. На сирени тоже много
пыли, так как она растет рядом с дорогой. Значит, в этих местах воздух
больше всего загрязнен.
Мы должны быть благодарны зеленым растениям, которые очищают
воздух. Хорошо эту работу выполняют ясень обыкновенный, сирень,
жердела, рябина и другие растения.
5. Выводы
Лесополосы стали гореть. Из исследованных 23 км лесных полос, 8 км
подвергались пожарам, 2, 5 км практически исчезли, 11 км находятся в
хорошем состоянии. Гибнет флора и фауна природного комплекса. В
степной зонах растёт большое количество растений, особенно травянистых,
которые занесены в Красную книгу России и Ставропольского края.
Исследуя определённую территорию лесополосы прилегающую к
территории АЗС, мы пришли к выводу, что в природном сообществе всё
взаимосвязано:
1.
нарушение растительного покрова повлечёт за собой эрозию почв.
2.
эрозия почв вызовет образование оврагов
13
3.
нарушится водосборный горизонт
4.
исчезнут искусственные биоценозы: байрачный лес, лесополосы
5.
изменится видовое разнообразие степных растений.
В ходе исследования, мы выделили 4 функции, которые выполняют
зеленые насаждения на территории села.
1. Лесные полосы очищают воздух от пыли
Лучше всего задерживают пыль шершавые листья и листья, поверхность
которых покрыта ворсинками, как у сирени.
Осевшая на листьях пыль, периодически смывается дождем, сдувается
ветром, и листья вновь способны задерживать пыль. Среди зеленых
насаждений запыленность воздуха в 2—3 раза меньше, чем на открытых
сельских территориях.
2. Газозащитная роль зеленых насаждений
Деревья в результате фотосинтеза поглощают из воздуха углекислый газ и
выделяют кислород. В среднем 1 га зеленых насаждений поглощает в 1 ч 8 л
углекислоты (т. е. столько, сколько углекислоты выделяют за это время 200
человек).
Разные
породы
деревьев
выделяют различное количество
кислорода. Дерево с большей лиственной массой выделяет больше
кислорода.
Вредные газы поглощаются растениями, а твердые частицы оседают на
листьях, стволах и ветках растений.
3. Защита от ветра
Для защиты урожая от неблагоприятных ветров поперек основного потока
ветра устраивают защитные полосы зеленых насаждений.
4.Защита от перегрева почвы
Зеленые насаждения защищают почву от перегрева. Температура воздуха
внутри зеленого массива в среднем на 2—3°С ниже, чем внутри открытых
пространств.
14
Наиболее эффективно снижают температуру растения с крупными листьями,
которые отражают солнечную энергию. Выяснено, что в радиусе до 100 м
вблизи зеленого массива температура воздуха на 1 — 1,5°С ниже, чем на
удаленных от массива открытых местах.
Ученики нашей школы принимают посильное участие в экологических
акциях, помогающих хоть немного сохранить этот бесценный рукотворный
памятник природы. Ежегодно мы принимаем участие в акции «Посади
дерево», проводимой совместно с администрацией села.
6. Заключение.
1. Лесные полосы, созданные на территории землепользования, выполняют
водоохранную, климаторегулирующую и почвозащитную роль.
2. Правильная научно обоснованная система лесных полос создает защиту
почвы от эрозии, благоприятный гидроклиматический режим на полях,
способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
3. Снеготаяние в лесомелиоративных насаждениях начинается позже и
продолжается дольше, чем на открытых полях. Медленное поступление
талой
воды
благоприятно
для
перевода
поверхностного
стока
во
внутрипочвенный.
4. Лесополосы нуждаются в защите и возобновлении.
15
7. Приложения
Таблица 1 - Изменение влажности воздуха в лесополосе и прилегающей к ней
территории
Тип лесополос
Влажность (%)
В лесополосе
На прилегающей территории
10 м.
20 м.
30 м.
Вяз обыкновенный 59%
52%
44%
40%
Жердела
55%
52%
46%
41%
Акация желтая
52%
50%
42%
40%
Таблица 2 - Изменение силы ветра в лесозащитных полосах и прилегающих
территориях
Тип лесополос Сила ветра (оборот/мин.)
До лесополос
В лесополосе За лесополосой
30 м. 20 м. 10 м. 0
10 м. 20 м. 30 м.
Вяз
138
115
96
61
70
80
83
Жердела
134
120
102
74
76
82
90
Акация
135
130
120
96
110
120
125
16
Таблица 3 - Средняя температура в исследуемых лесополосах и на открытом
пространстве
Место замера
t(°C)
Открытое пространство
26°C
Вязовая лесополоса
20°C
Жерделовая лесополоса
22°C
Акациевая лесополоса
23°C
Таблица №4. Определение пылезадерживающей роли растений.
Виды растения
Место
Вид
Степень
произрастания
загрязнения
загрязнения
Сирень
Центр села
пыльное
4б
обыкновенная
Сергиевского
Жердела,
Вдоль
пыльное
5б
ясень
автострады
обыкновенный
Вяз обыкновенный
лесополоса
пыльное
2б
Вяз
Вдоль
пыльное
3б
обыкновенный
грунтовой
дороги
17
8. Список литературы.
1. Алёхин В.В. «Методика полевого изучения растительности и флоры» М.1983г.
2. Бутенко Н.И., Савельева В.В., Шальнев В.В. Физическая география
Ставропольского края. Ставрополь,2002.
3. Вишнякова В.Ф., Иванов А.Л. «Экология Ставропольского края»
4. Дударь Ю.А. « Методические указания по восстановлению и изучению
травянистых растительных сообществ» Ставрополь 1976г.
5. Иванов А.Л. «Редкие и исчезающие растения Ставрополья» Ставрополь
– 1995г.
6. Красная книга Ставрополья. ОАО «Полиграфсервис»,2002.
7. Материалы многолетних наблюдений планового отдела СХП
«Сергиевское»
8. Очерки «Леса Ставрополья» сборник статей 1974г.
9. П.А. Геккель «Физиология растений»
10.Л.В. Дорогань «Экология»
11.И.Р. Голубев «Окружающая среда и ее охрана»
12.И.Р. Голубев «Окружающая среда и ее охрана»
13.Энциклопедический словарь юного биолога
14.Интернет-источник:
http://ru.m.wikipedia.org/wiki/Сталинский_план_преобразования_приро
ды
18