        Лесная мелиорация является одним из основных рычагов изменения климата в благоприятном для сельского хозяйства направлении. Наряду с агротехникой и орошением лесные полосы уже сейчас в лесостепных и степных районах СССР представляют собой наиболее эффективный способ борьбы за высокие урожаи. Большое значение лесные полосы имеют также для животноводства, садоводства, благоустройства населенных пунктов и т.д.
        Благоприятное влияние лесных полос на условия произрастания сельскохозяйственных культур проявляется в ослаблении скорости ветра и интенсивности турбулентного обмена, что способствует снегозадержанию и снижению испаряемости, обусловливающим, в конечном итоге, увеличение влагозапасов почвы и более экономичное их расходование на испарение и транспирацию. Это обстоятельство предопределяет повышение урожайности полей в засушливых условиях. Почвы под лесными полосами обладают способностью аккумулировать поверхностный сток с полей, что создает условия для успешного произрастания лесных полос при малых осадках. Перехват поверхностного стока лесными полосами способствует также повышению уровня грунтовых вод и снижению эрозии почв паводочными водами и летними ливнями. Уменьшение скорости ветра снижает вероятность возникновения пыльных бурь и суховеев.
        При сплошном полосном облесении больших территорий можно ожидать некоторого увеличения осадков, обусловленного ростом макрошероховатости территории и повышенным испарением. Ветрозащитное действие продуваемых (ажурных) лесных полос распространяется на расстояние, 40—50-кратное высоте полос, тогда как для непродуваемых полос это расстояние равно 20 - 33-кратной высоте (рис. 1).

Рис. 1. Влияние сплошных и продуваемых лесных полос на средние горизонтальные скорости ветра.
а - сплошная (непродуваемая) лесная полоса; б - продуваемая (ажурная) полоса. U0 - скорость ветра до полосы; Н - высота лесной полосы; L - расстояние от полосы; Z - высота над поверхностью земли.

        Наибольшей ветрозащитной эффективностью обладают полосы с общей продуваемостью, равной 20 - 40 %. Больше уменьшают скорость ветра полосы, максимальная продуваемость которых сосредоточена в нижней части (до 50— 60 % и более) с постепенным уменьшением с высотой так, чтобы общая продуваемость полосы оставалась близкой к 30 %. Ширина полос, предназначенных лишь для защиты от ветра, может быть сведена до минимума при условии сохранения их оптимальной продуваемости. За счет этого может быть увеличена ширина полос, предназначенных кроме ветрозащиты еще и для перехвата поверхностного стока.
        Ветрозащитное действие полос в силу их боковой шероховатости остается значительным и при параллельном ветре. Оно составляет примерно 25% ветрозащитного действия, при перпендикулярном ветре. Поэтому рекомендуется увеличивать боковую шероховатость лесных полос (например, путем посадки деревьев на опушке полосы в шахматном порядке). Ветрозащитное действие одиночных лесных полос сравнительно мало меняется в зависимости от угла набеганий ветра. Поэтому отклонения одиночных полос от перпендикулярного направления к господствующему ветру могут доходить до ± 45° без заметного снижения их ветрозащитного действия. Уменьшение скорости ветра внутри любой формы клетки, образуемой лесными полосами, пренебрежимо мало зависит от угла набегания ветра. Это обстоятельство позволяет в большинстве случаев размещать основные полосы поперек склонов для более полного перехвата стока, не считаясь с господствующим направлением ветра. Среднее ветрозащитное действие системы лесных полос составляет 30 - 40 %. Уменьшение лесными полосами интенсивности турбулентного обмена составляет 20 - 30 %.
        Основным фактором улучшения условий произрастания сельскохозяйственных культур среди лесных полос является снижение испаряемости. Зона влияния одиночных лесных полос на испаряемость примерно соответствует зоне их ветрозащитного действия. На полях среднего размера (50 - 100 га), защищаемых лесными полосами, испаряемость снижается на 10 - 20 % (рис. 2). Поскольку эффект снижения испаряемости сильно растет с уменьшением размера клеток, образуемых лесными полосами, постольку в районах, труднодоступных для орошения и с недостаточным количеством осадков, следует уменьшить размеры клеток по сравнению со средними размерами в два-три раза. Это дает возможность сэкономить на испарении 40 - 100 мм влаги, что может существенным образом улучшить условия произрастания сельскохозяйственных культур в этих районах.

Рис. 2. Зависимость среднего уменьшения испаряемости на поле, защищенном лесными полосами высотой 15 м.
а - площади поля при различных соотношениях сторон; б - ширина поля при длине его 2000 м; в - длина поля при ширине 500 м.

        Снижение испаряемости на полях среди лесных полос имеет особо важное значение для орошаемого земледелия. Применяемые до сих пор нормы орошения определены для условий открытой степи, а поэтому являются преувеличенными для полей, защищенных лесными полосами. Уменьшение потребности в оросительной воде при полосном облесении примерно на 15 % дает возможность при той же мощности водоподводящих каналов оросить большие площади.
        Лесные полосы уменьшают сдувание снега с полей. Общее увеличение снегозапасов на полях площадью 50 - 150 га, защищенных лесными полосами, возрастает на 10 - 20 %. Лесные полосы продуваемой конструкции обеспечивают более равномерное распределение снега на полях; их снегозащитное действие возрастает еще на 5 - 10 %. Повышенные влагозапасы на полях существенно улучшают условия перезимовки озимых культур. Влагозапасы почвы при этом возрастают в среднем на 10 - 15 %.
        Оценка изменений степени засушливости ландшафтных зон под влиянием лесных полос показывает, что при полосном облесении больших территорий их общеклиматические условия улучшаются настолько, что южная степень станет схожей с северной, а северная степь - с лесостепью.
        Ветровая и водная эрозия почв ежегодно причиняет сельскому хозяйству нашей страны ущерб, исчисляемый в среднем 4 млрд. руб. В отдельные годы, сопровождаемые сильными пыльными бурями или .высокими паводками, этот ущерб может достигать десятков миллиардов рублей. Более 40 млн. га пашни в СССР в той или иной мере подвержены ветровой эрозии; площади, подверженной водной эрозии, еще больше. Средний ежегодный недобор урожая, обусловленный потерей плодородия почв из-за эрозии, составляет около 40 %.
        Естественным путем плодородный слой почвы восстанавливается крайне медленно: 5 - 10 т на 1 га в год, что составляет несколько десятых долей миллиметра слоя почвы в год. В зависимости от толщины сдутого или смытого плодородного слоя почвы (несколько миллиметров или несколько сантиметров) на ее восстановление естественным путем требуются десятки или сотни лет.
        Правильно размещенные лесные полосы на большой территории, совместно с комплексом агротехнических мероприятий, способны практически полностью исключить вредные последствия пыльных бурь. То же самое можно сказать и об эрозии почвы, вредное действие которой перестает быть опасным при правильном размещении водорегулирующих и почвозащитных лесных полос совместно с комплексом агротехнических и простейших гидротехнических сооружений (обвалование, террасирование, водоотводные канавы и т. д.).
        Увеличение урожайности на межполосном поле тем больше, чем меньше его площадь и чем больше оно вытянуто по форме (рис. 3). При средней урожайности в открытой степи, равной, например, для зерновых культур 20 ц/га на поле размером 100 га, с соотношением сторон 1:4 (т. е. 500 x 2000 м) и высотой окружающих полос в 14 м, только благодаря действию лесных полос урожайность зерновых Культур увеличивается примерно на 20 %; на полях, в 50 га это увеличение достигает 25 %, а на полях в 10 га - 60 %.

Рис. 3. среднего увеличения урожайности зерновых культур в процентах на межполосном поле (урожайность на незащищенных полях 12 ц/га) от разных факторов.

а - от площади поля S при различных соотношениях его сторон (высота лесных полос Н = 15 м);
б - от площади поля S при различной высоте лесных полос Н (соотношение сторон поля 1:4);
в - от ширины поля h при длине l = 2000 м и высоте лесных полос Н = 15 м;
г - от суммарной длины разрывов R в лесных полосах при различной площади поля S и соотношении сторон 1:4;
д - от длины поля l при его ширине h = 500 м и высоте лесных полос Н = 15 м.

        Чтобы обеспечить повышение урожайности зерновых культур во всех точках межполосного поля, включая и его середину, не менее чем на 5 % (при условно принятой урожайности в открытой степи 20 ц/га), максимальное расстояние между основными полосами (расположенными вдоль длинной стороны поля) не должно превышать 30 - 40 высот полос; для обеспечения увеличения урожайности на 8 % это расстояние должно быть не более 20 - 30 высот полос. На поле с расстоянием между основными полосами около 50 высот деревьев прибавка урожая составляет 12 - 15 %. Длина поля относительно мало влияет на величину прироста урожайности; ее величина должна выбираться исходя из соображений удобства работы сельскохозяйственных агрегатов.
        Расчеты сельскохозяйственной эффективности лесных полос показали, что при урожайности в открытой степи, например в 20 ц/га, восполнение потерь урожая при обычной ширине полос 10 - 20 м и ежегодном приросте деревьев на 0,5 м наступает через 5 - 10 лет после посадки. Полоса шириной 20 м к моменту достижения высоты 15 м дает прибавку урожая на полях примерно в 2 раза большую, чем было потеряно урожая за счет изъятия части площади поля под полосы, а полоса шириной в 10 м - только в 1,4 раза больше. При наличии дорог вдоль полосы ее эффективность снижается. Та же полоса (шириной 20 м и высотой 15 м), но при ширине дороги вдоль нее 6 м, за срок своего существования увеличит урожай лишь в 1,5 раза, при ширине дороги в 10 м - только в 1,3 раза.
        Оценка экономической эффективности лесных полос, как отношение полученных доходов к сумме расходов и убытков, показала ее близость к величине сельскохозяйственной эффективности (расхождения не превышают 5 - 10 % в сторону снижения экономической эффективности). Таким образом, приведенные расчеты показывают, что полезащитное лесоразведение при правильном выборе конструкции лесных полос является одним из самых эффективных и выгодных мелиоративных мероприятий.