Почвенно-климатические условия земной поверхности суши не везде благоприятны для произрастания сельскохозяйственных культур.
Площадь суши занимает около 150 млн. км2, из них 30% занято лесами, 18% — горами, 32% — пустынями и тундрами и лишь 20% составляют степи, луга, поля. Площади, занятые пашнями и различными полезащитными насаждениями, составляют лишь 10 млн. км2, т. е. менее 7% площади суши.
Большая часть пашни расположена в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения, т. е. в условиях отклонения от оптимума, обеспечивающего успешное произрастание сельскохозяйственных культур. Наиболее плодородные земли при значительных энергетических ресурсах солнечной радиации расположены в лесостепной и степной зонах, страдающих от засух и суховеев.
Мероприятия, направленные на ослабление вредного воздействия засушливых явлений, могут быть активными и пассивными. К пассивным относятся селекционные работы и совершенствование агротехники возделывания сельскохозяйственных культур. К активным — орошение, искусственное вызывание осадков, мульчирование почвы и защитное лесоразведение.
Большие затраты, связанные со строительством и эксплуатацией оросительных систем, и скудность водных ресурсов южных районов ограничивают площадь орошаемого земледелия. Искусственное вызывание осадков особенно затруднено в засушливые периоды при безоблачной ветреной погоде. Трудоемкость создания мульчи или пленки на поверхности почвы на больших площадях также не позволяет достаточно широко применять их на практике. Поэтому один из главнейших и наиболее перспективных приемов борьбы с засухой и суховеями — защитные лесные насаждения.
Защитное лесоразведение в различных масштабах проводится почти во всех странах мира и направлено на улучшение условий роста сельскохозяйственных культур, на защиту почв от водной и ветровой эрозии, резко снижающей продуктивность земель. Широко применяются защитные лесные насаждения в северных приморских районах, подверженных действию сильных морских ветров, в районах со средиземноморским климатом, отличающимся длительными засухами в летний период, в центральных континентальных районах с малым количеством осадков и резко континентальным климатом.
Положительное влияние защитных лесных насаждений и, в частности, лесных полос в северных районах с достаточным количеством осадков и дефицитом солнечной радиации заключается в следующем:
- в защите выращиваемых сельскохозяйственных культур от сильных ветров;
- в повышении температуры в припочвенном слое воздуха и в верхнем слое почвы;
- в уменьшении испарения влаги из почвы и транспирации ее растениями;
- в уменьшении механического повреждения культур ветром, осыпания зерна, полегания;
- в предупреждении эрозии легких и торфянистых почв;
- в защите скота от сильных холодных ветров и метелей.
Эффект от создания защитных лесных полос в ГДР превысил их стоимость при выращивании овса в 12 раз, кукурузы в 14 раз. В ГДР под действием лесных полос урожаи зерновых и корнеплодов увеличились до 15%, а овощных культур до 200—300%.
В Польской Народной Республике наряду с эффективной защитой почв от эрозии защитные лесные полосы способствовали увеличению урожайности зерновых на 12%, бобовых на 5%, сахарной свеклы на 16%.
В Дании с се выровненным рельефом и при отсутствии естественных лесов созданные защитные лесные полосы общей протяженностью более 80 тыс. км повысили урожайность зерновых на 5—10%, сеяных трав на 20%, плодовых на 25%.
Изучение влияния лесных полос в Голландии показало, что в зоне 10Н они обеспечивают надежную прибавку урожая ржи на 4—9%, картофеля на 3—6%, кукурузы на 19%, яблок на 10—45%.
В Швеции и Норвегии на полях, защищенных от северных ветров лесными полосами, урожай картофеля и корнеплодов был на 6% больше, чем урожай на открытых площадях.
Система защитных лесных полос в ФРГ способствовала повышению урожайности на песчаных почвах: зерновых на 20%, сеяных трав на 12%,
Отмечено стабильное увеличение содержания сахара в корнеплодах на 0,7—1,7%.
Таким образом, в условиях средних и северных районов защитные лесные насаждения играют значительную роль в повышении эффективности сельскохозяйственного производства. Их значение в более южных районах возрастает в связи с дефицитом влаги, резко отражающимся на урожайности сельскохозяйственных культур.
Благоприятное влияние лесных полос в условиях лесостепи и степи проявляется в ослаблении скорости ветра и интенсивности турбулентного перемешивания воздуха, что способствует снегозадержанию и снижению испаряемости, т. с. увеличению влагозапасов почвы и более экономному их расходованию на испарение и транспирацию с сельскохозяйственных полей. При создании системы лесных полос на больших территориях можно ожидать некоторого увеличения общего количества осадков, обусловленного ростом шероховатости поверхности и повышенным испарением древесной растительностью. В системе лесных полос влажность воздуха на 6%, а в засушливые периоды на 12% выше, чем на открытых пространствах.
Оценка изменений степени засушливости под влиянием системы лесных полос показывает, что полосное облесение больших территорий, сопоставимых по площади с климатическими зонами, обеспечивает улучшение общеклиматических условий этих территорий.
Защитное лесоразведение в засушливых условиях имеет давнюю историю. Однако только в последнее столетие оно получило небывалый размах в связи с резким расширением сельскохозяйственных площадей, интенсификацией сельскохозяйственного производства, развитием сельскохозяйственной и лесохозяйственной индустрии. Классическим примером полезащитного лесоразведения являются докучаевские лесные полосы в Каменной степи, созданные после сильной засухи 1891—1892 гг.
В США защитные насаждения стали создаваться с начала их заселения, особенно в области Великих Равнин. К настоящему времени насчитывается более 2,2 млн. га защитных лесных насаждений, защищающих пашню и другие сельскохозяйственные угодья от засух, суховеев, водной и ветровой эрозии.
В Канаде большое внимание уделяют двух-трехрядным полезащитным полосам и живым изгородям из кустарника, способствующим более равномерному распределению снега и полному использованию почвенной воды сельскохозяйственными растениями. Максимальная прибавка урожая (до 40%) отмечена на расстоянии 2—4Н от полос как с наветренной стороны, так и с подветренной, а заметная (до 7%) на расстоянии до 10Н в первом случае и до 18Н — во втором.
В Канаде полезащитные лесные полосы особенно влияют на урожай зерновых в годы с многоснежной зимой и засушливым летом.
В Болгарии создано более 24 тыс. га полезащитных полос, защищающих около 600 тыс. га пашни. Большую роль играют лесные насаждения в защите почв от водной эрозии, сохранении их плодородия. В зависимости от культуры лесные полосы повышают урожайность на 13—68%.
В Венгрии площадь полезащитных лесных полос составляет более 115 тыс. га, что сказалось на увеличении урожайности зерновых до 30%.
Опыт защитного лесоразведения в Румынии показал, что защитные лесные полосы окупаются прибавкой урожая через 3 года. Чистый ежегодный доход от действия 1 га лесных полос составляет более 13 тыс. лей.
В Австрии многочисленными исследованиями установлено, что полезащитные лесные полосы снижают скорость ветра на 40—50%, испарение на 30—40% и увеличивают запасы влаги в почве на 7—17%, что приводит к весьма ощутимой прибавке урожая: зерновых на 6—14%, пропашных на 8—21%.
В Испании прибавка урожая зерновых под защитой полезащитных лесных полос составляет 8—10% при стабильном улучшении качества зерна, а во Франции — от 6 до 20%.
В нашей стране проводились и проводятся в различных почвенно-климатических зонах длительные наблюдения за влиянием полезащитных лесных полос на урожайность сельскохозяйственных культур. В процессе этих исследований занимаются разработкой наилучшей конструкции полос, которая обеспечивала бы максимальное положительное воздействие. В результате проведенных исследований разработаны и усовершенствованы для конкретных почвенно-климатических условий основные способы создания и выращивания защитных насаждений, их конструкция, ассортимент древесных и кустарниковых пород в зависимости от неблагоприятных факторов воздействия (пыльные бури, малоснежные зимы, засухи, суховеи) на урожай сельскохозяйственных культур.
Можно привести большое количество цифр о прибавке урожая различных сельскохозяйственных культур под влиянием защитных лесных насаждений в основных земледельческих районах нашей страны. Министерство сельского хозяйства СССР по многочисленным данным о влиянии полезащитных лесных полос на урожай в 1975 г. составило нормативы прибавки урожая для всех земледельческих районов и основных сельскохозяйственных культур на полях, защищенных лесными полосами.
Под действием полезащитных лесных полос не только увеличивается урожай, но и улучшается его качество. На полях пшеницы под защитой лесных полос увеличивается содержание белка на 14,3%, возрастает масса 1000 зерен.
Полезащитное лесоразведение при правильном выборе конструкций лесных полос — одно из самых выгодных мелиоративных мероприятий. Например, пятирядная березовая полоса в зоне обыкновенных черноземов начинает приносить чистую прибыль (52 руб. с 1 га полосы) только за счет дополнительного сбора зерна уже на 9-й год, т. е. за 8 первых лет она окупает все затраты по ее созданию, уходу и недобору зерна с занятой полосой площади. К 20-летнему возрасту величина чистого дохода возрастает до 310 руб., а к 30-летнему — до 385 руб.
Наряду с полезащитными лесными полосами огромное влияние на урожай сельскохозяйственных культур оказывают противоэрозионные лесные насаждения (водорегулирующие, приовражные и прибалочные лесные полосы).
Мелиоративное влияние протнвоэрозионных лесных насаждений распространяется на расстояние 5—15 Н и определяет среднюю прибавку урожая вверх по склону для озимой пшеницы на 30%, сахарной свеклы на 9%, кукурузы на силос на 22%, многолетних трав на сено на 29%, однолетних трав на сено на 21%.