Maintenance mowing of a new planting of a windbreak (Hanns Kirchmeir)

Rehabilitation of Windbreaks (Грузия)

Описание

Windbreaks are an integrated technology to increase land productivity and biodiversity at different levels. Along six kilometres, located between a road and agricultural fields, windbreaks were rehabilitated or newly established to protect the soil wind erosion. Four lines of seedlings including seven tree species were planted in two meters distance to each other. The survival rates of different tree species have been accessed and evaluated.

Agriculture plays a key role in the economy of Georgia. 74% of wheat is produced in Kakheti. Within the region, the main wheat-growing area is Shiraki valley located in Dedoplistskaro Municipality in Eastern Georgia. The valley has deep soil with high humus content offering significant potential for high agricultural yields. Among others, wind erosion and increase of evaporation due to degradation of windbreaks have led to reduced agricultural yields. At the end of the Soviet Union, there were 1.800 km of tree windbreaks in Shiraki. More than 90% of them were destroyed either by fire or illegal cuttings for firewood. Fires are caused by farmers burning harvest residues and by shepherds burning pastures and windbreaks to facilitate the growth of new grass and clear land. Today, fire still pose the greatest threat to the rehabilitation of windbreaks. Grazing by migrating sheep and by local (cattle) herds as well as firewood extraction is still causing additional damage to windbreaks in specific areas of Shiraki valley.

In Dedoplistskaro, the SLM-pilot activities focus on the establishment of a windbreak/agroforestry system to reduce wind erosion, which is here the main degradation factor and threatens agricultural production. Windbreaks are a well-known measure against wind erosion. They consist of several rows of trees and bushes on the edges of agricultural fields to reduce the wind-speed on the surface level. Slowing down of wind-speed protects the topsoil from wind erosion. Windbreaks improve the micro-climate for crops growing in their shelter by reducing moisture loss. Windbreaks also provide shelter and habitats for a wide range of plants, pollinating insects, wildlife and birds, including predators of agricultural pests.

Selection of seedlings:

Tree species well adapted to the regional conditions (climate, soil, etc.) were selected such as Pinus (Pinus eldarica, survival rate: 90%), Pistacia (Pistacia mutica, survival rate 60%) and Elm (Ulmus minor, survival rate 60%), Wild Almond (Prunus argentea, survival rate 40%), Persian olive (Eleagnus angustifolia, survival rate: 40%) and Robinia (Robinia pseudoacacia, survival rate 16%). The survival rates are based on the assessment in September 2018, 6 months after planting.

The seeds were prepared for planting in a nursery. Seedlings to be transported over long distances must be grown in special containers to ensure good root system development and minimise damage during transport. If they are grown near the planting site and the transport time is short, seedlings may also be bare-rooted.

Preparation of soil and planting:
The pilot site of the project "Applying Landscape and Sustainable Land Management (L-SLM) for Mitigating Land Degradation and Contributing to Poverty Reduction in Rural Areas", implemented by the Regional Environment Centre for the Caucasus, is six km long and located on the main road on state-owned land. Before planting the seedlings, the vegetation (grass and herbs) was cut and removed. No ploughing was done. During the implementation in 2018, the design of the site was changed to a 6 km long U-shaped form with three 10 m wide segments of windbreaks. The total area of the pilot site is 6 ha, but since there were already intact hedges in some parts, the total area where windbreaks were either newly planted or rehabilitated is 3 ha. Each windbreak consisted of four lines of tree seedlings of different species in two meters distance to each other (inter-row spacing) and 2 m distance between the seedlings within a row (intra-row spacing). First, holes were dug (30 cm diameter, 40 cm deep), then water accumulation granulate was added to keep the water better, then the seedlings of 10-40 cm height and 2-3 years old depending on species were inserted. No compost or fertiliser was used. The seedlings were protected by plastic tubes from the cold and dry winter season. Every 2nd seedling was marked with a wooden pole to distinguish them from weeds and to control the survival rate. If the survival rate falls below 50%, the trees should be replaced. After the planting of the seedling, the herbs and grass were cut again. Further cuttings took place several times to avoid shading and competition.

Maintenance

Besides cutting of weeds for 2 times in the main growing season (Mai-July) regular watering was applied. Young seedlings should be watered 2-4 times per year (first 2 years) – about 15-20l per tree. After 2 years the root system should be established in such a way that it can take care of itself. The implementation area was not fenced, but there is no pastureland around and pressure by browsing is low.

The Regional Environment Centre for the Caucasus (REC) in cooperation with GIZ has conducted a cost-benefit analysis to estimate the value of protecting remaining windbreaks, the economic impact of banning crop residue burning and the benefits of straw as a fertilizer. The survey data shows that a ban on crop residue burning will help to protect the existing windbreaks. Consequently, shredding of straw during the harvest and subsequent incorporation of straw into the soil builds up soil organic matter and helps to retain the moisture in the ground. Unclear ownership and institutional responsibility are the most relevant constraints for sustainable windbreaks management as a measure. At the political level, issues were noted, and steps were taken: A working group under the National Forest Programme selected windbreaks restoration and protection as their key topics. The Ministry of Environmental Protection and Agriculture with the support from REC and GIZ developed a policy for rehabilitation and protection of windbreaks. Based on this, a new law on windbreaks was initiated which will clarify the situation by ascribing clear responsibilities on windbreak maintenance and management. This law is still at the stage of preparation in the Agrarian Committee.

Местоположение

Местоположение: Dedoplistskaro, Kakheti, Грузия

Число исследованных участков, где применяется Технология: отдельный участок

Географическая привязка выбранных участков
  • 46.25252, 41.40968

Пространственное распространение Технологии: примененяется точечно/ на небольших участках

На постоянно охраняемой территории?: Нет

Продолжительность применения Технологии: 2018

Тип внедрения/ применения
Intact windbreaks between crop fields (Hanns Kirchmeir)
Removal of dry biomass (Hanns Kirchmeir)

Классификация Технологии

Основная цель
  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • сохранение экосистем
  • защита бассейнов рек (приводораздельной части/ нижнего течения) – в сочетании с другими Технологиями
  • сохранение/ повышение биоразнообразия
  • снижение риска стихийных бедствий
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • смягчение последствий изменения климата
  • создание благоприятных экономических условий
  • создание благоприятных социальных условий
Землепользование
Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы: Да - Агролесоводство

  • Пахотные угодья и плантации
    • Однолетние культуры: зерновые культуры - ячмень, зерновые культуры - пшеница (яровая), зерновые культуры - пшеница (озимая)
    Число урожаев за год: 2
    Применяются ли посевы в междурядьях? Нет
    Применяется ли севооборот? Нет
  • Леса/ лесистая местность
    • Лесопосадки, облесение: умеренная степная плантация. Разновидности: Смешанные культуры
    Tree types (смешанные лиственные / вечнозеленые): Виды Сосны, Ulmus minor, Pinus eldarica, Elaeagnus angustifolia, Cotinus coggygria , Pistacia mutica, Ulmus minor, Robinia pseudoacacia, Prunus argentea
    Продукции и услуги: Дрова, Природоохранные/ защитные, Защита от природных катаклизмов, Protection soil from wind erosion

Водоснабжение
  • богарные земли
  • сочетание богарных и орошаемых земель
  • полное орошение

Цель, связанная с деградацией земель
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель
  • восстановление/ реабилитация нарушенных земель
  • адаптация к деградации земель
  • не применимо
Тип деградации, на борьбу с которым направлена
  • ветровая эрозия почв - Эп: утрата плодородного слоя почвы
  • деградация водных ресурсов - Ва: почвенная засуха
Категория УЗП
  • агролесоводство
  • Защитные лесные насаждения
Мероприятия УЗП
  • Мероприятия с использованием растительности - Р1: Древесный и кустарниковый покров

Технический рисунок

Технические характеристики
Location of windbreaks along the main and side roads. During implementation the design of the site was changed to an u-shaped form built by 3 windbreaks. The windbreaks that are included in the rehabilitation were segmented into four:
Windbreak A1 - Replanting new seedlings - 458 length (m);
Windbreak A2 - Removal of dry biomass - 403 length (m);
Windbreak B - Replanting new seedlings - 2.560 length (m);
Windbreak C - Replanting new seedlings - 2.354 length (m).
While in the segments A1, B and C the tree cover is very low and new seedlings are needed, in segment A2 there is still a dense crown cover.

To protect the existing trees in segment A2, the dry biomass under the crown (dry herbs and grass, dead trees & branches) was removed to reduce the amount of fuel in the case of a fire. This process was just started at the north end of A2.
In Segment B Pistacia mutica, Ulmus minor, Robinia pseudoacacia, Cotinus coggygria and Wild almond (Prunus argentea) have been planted.
In Segment C Pinus eldarica, Elaeagnus angustifolia Pistacia mutica, Ulmus minor, Robinia pseudoacacia and Wild almond (Prunus argentea) have been planted.
Author: Hanns Kirchmeir
Planting scheme for windbreaks rehabilitation.
The distance between the lines is 2m and the distance between seedlings within a line is also 2m. About every second seedling is marked with a wooden pole (50 cm). This is done on the one hand to control the survival rate (if every second seedling is, the next seedling is only 2m away and easy to find) and on the other hand to identify and leave the seedlings standing when the weeds are cleared.
Author: Hanns Kirchmeir

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты: на площадь, где применяется Технология (размер и единица площади: 3 ha)
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: GEL
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 2.7 GEL
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 15 USD
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
How often weeds need to be cut, survival rate of trees
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. Marking sites in the field (Сроки/ повторяемость проведения: April-May)
  2. Cut grass and remove dead wood (Сроки/ повторяемость проведения: April)
  3. Planting of seedlings (planting, adding wooden poles and water accumulation granulate (Сроки/ повторяемость проведения: April-May)
  4. Irrigation and weed-cutting (Сроки/ повторяемость проведения: July, August (to be repeated for 3 years))
  5. Scientific Monitoring (Сроки/ повторяемость проведения: October - October (five years))
Стоимость вложений и затрат по запуску (per 3 ha)
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (GEL) Общая стоимость на единицу (GEL) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Clearing and preparation of sites (3 ha) person days 40,0 30,0 1200,0
Weed cutting 2 x on 3 ha person days 110,0 36,0 3960,0
Planting of 7.300 seedlings (digging hole, adding water accumulation granulate, planting seedling, adding wooden pole and tube) person days 73,0 45,0 3285,0
Irrigation 4 x 7.300 seedlings person days 73,0 75,0 5475,0
Оборудование
Wooden poles pieces 7300,0 0,9 6570,0
Water accumulation granulate kg 73,0 70,0 5110,0
Water for irrigation 300,0 3,0 900,0
Transport of water (water truck) applications 4,0 1300,0 5200,0
Посадочный материал
Pistacia mutica pieces 470,0 3,0 1410,0
Robinia pseudoacacia pieces 1825,0 1,0 1825,0
Pinus eldarica pieces 117,0 5,0 585,0
Ulmus minor pieces 1355,0 2,0 2710,0
Amygdalus communis pieces 1238,0 1,0 1238,0
Elaeagnus angustifolia pieces 1237,0 0,75 927,75
Другие
Transportation of workers and materials by lorry transfers 50,0 60,0 3000,0
Общая стоимость запуска Технологии 43'395.75
Общие затраты на создание Технологии в долларах США 16'072.5
Текущее обслуживание
  1. Watering the seedlings (Сроки/ повторяемость проведения: Every 2-3 weeks during dry period in July-September)
  2. Preparing fire-break around windbreak (Сроки/ повторяемость проведения: August, after harvesting the crops)
  3. Weed cutting between seedlings (Сроки/ повторяемость проведения: 1-2 times between June and August)
  4. Replacing dead trees by new seedlings (if needed) (Сроки/ повторяемость проведения: October/November)
Стоимость вложений и затрат по эксплуатации (per 3 ha)
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (GEL) Общая стоимость на единицу (GEL) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Weed cutting 2 times on 3 ha person days 110,0 37,0 4070,0
Irrigation 4*7.300 seedlings person days 73,0 75,0 5475,0
Protect firebreak around windbreak person days 4,0 100,0 400,0
Оборудование
Water (10l/seedling*4) 300,0 3,0 900,0
Transport of water (water truck) application 4,0 1300,0 5200,0
Общая стоимость поддержания Технологии 16'045.0
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США 5'942.59

Природные условия

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Агроклиматическая зона
  • влажная
  • Умеренно-влажная
  • полузасушливая
  • засушливая
Дополнительные характеристики климата
Среднегодовое количество осадков в мм: 697.0
The driest month is January, with 25 mm of rainfall. The greatest amount of precipitation occurs in June, with an average of 108 mm. The difference in precipitation between the driest month and the wettest month is 83 mm.
Название метеостанции: Dedoplistskaro Met. Station
The climate is warm and temperate in Dedoplistskaro. The average annual temperature in Dedoplistskaro is 11.3 °C. The warmest month of the year is July, with an average temperature of 22.7 °C. The lowest average temperatures in the year occur in January, when it is around 0.1 °C.
Склон
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Высота над уровнем моря
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Технология применяется в
  • в условиях выпуклого рельефа
  • в ситуациях вогнутого рельефа
  • не имеет значения
Мощность почв
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем почвенном горизонте
  • высокое (> 3%)
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Уровень грунтовых вод
  • на поверхности
  • < 5 м
  • 5-50 м
  • > 50 м
Доступность поверхностных вод
  • избыток
  • хорошая
  • средняя
  • недостаточны/ отсутствуют
Качество воды (без обработки)
  • питьевая вода хорошего качества
  • питьевая вода плохого качества (необходима обработка)
  • исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)
  • непригодная для использования
Качество воды относится к: грунтовые воды
Является ли солёность воды проблемой?
  • Да
  • Нет

Повторяемость затопления
  • Да
  • Нет
Видовое разнообразие
  • высокое
  • средняя
  • низкое
Разнообразие местообитаний
  • высокое
  • средняя
  • низкое

Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Рыночная ориентация
  • натуральное хозяйство (самообеспечение)
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
  • товарное/ рыночное хозяйство
Доходы из других источников
  • < 10% всех доходов
  • 10-50% всех доходов
  • > 50% всех доходов
Относительный уровень достатка
  • очень плохой
  • плохой
  • средний
  • обеспеченный
  • весьма обеспеченный
Уровень механизации
  • ручной труд
  • тягловая сила
  • механизировано/ есть автотранспорт
Осёдлый или кочевой
  • Осёдлый
  • Полукочевой
  • Кочевой
Индивидуальное или коллективное хозяйство
  • частное/ домовладение
  • группа/ община
  • кооператив
  • использующее наемных работников (компания, государство)
Пол
  • женщины
  • мужчины
Возраст
  • дети
  • молодёжь
  • средний возраст
  • пожилой
Площадь, используемая домохозяйством
  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Масштаб
  • мелкое
  • среднего размера
  • крупное
Собственность на землю
  • государственная
  • частной компании
  • общинная/ поселковая
  • коллективная
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Права на землепользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Права на водовользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Доступ к базовым услугам и инфраструктуре
медицинское обслуживание

плохой
хорошая
образование

плохой
хорошая
технические консультации

плохой
хорошая
занятость (вне хозяйства)

плохой
хорошая
рынки

плохой
хорошая
электроснабжение

плохой
хорошая
транспорт и дорожная сеть

плохой
хорошая
водоснабжение и канализация

плохой
хорошая
финансовые услуги

плохой
хорошая

Влияние

Социально-экономическое воздействие
Продуктивность сельскохозяйственных культур
снизил.
увеличил.


The positive effect on crop yields will be visible when trees in the windbreak get higher than 3 meters.

производство древесины
снизил.
увеличил.


First harvest of firewood is expected in 15-20 years

Социальное и культурное воздействие
Экологическое воздействие
испарение
увеличил.
снизил.


Due to an expected reduction in wind speed near the ground, the evaporation rate is expected to decrease after the trees have reached a height of more than 5 m. So far, no data from measurements are available.

влажность почв
снизил.
увеличил.


Due to an expected reduction in wind speed near the ground, the evapotranspiration rate is expected to decrease after the trees have reached a height of more than 5 m, which would lead to an increase in soil moisture. So far, no data from measurements are available.

утрата почв
увеличил.
снизил.


Due to the reduction in wind speed, it is expected that the amount of soil erosion caused by wind will decrease when the trees have reached a height of more than 5 m.

разнообразие флоры
снизил.
увеличил.


Windbreaks are refuge areas for plant species sensitive to herbicides and plowing.

разнообразие фауны
снизил.
увеличил.


The windbreaks provide shelter and breeding habitat for birds and small mammals. Tree litter improves soil conditions and has positive effect on soil-invertebrate diversity.

скорость ветра
увеличил.
снизил.


The expected impact is a reduction of wind velocity up to 200 m after the windbreak, which will lead to reduced wind erosion of top soil. This effect is related to tree height and will need 2-3 decades to gain full impact.

микроклимат
ухудшил.
улучшил.


The expected impact is a reduction of wind velocity up to 200m after the windbreak, which will lead to a decrease in evaporation. This effect is related to tree height and will need 2-3 decades to gain full Impact.

Влияние за пределами территории применения
отложения, переносимые ветром
увеличил.
сократил.


By reducing the wind speed, the amount of soil erosion by wind is expected to decrease when the trees have reached a height of more than 5 m. The positive influence on the neighbouring field can be observed up to a distance of twice the height of the trees.

ущерб прилегающим полям
увеличил.
сократил.


By reducing the wind speed, the amount of soil erosion by wind is expected to decrease when the trees have reached a height of more than 5 m. The positive influence on the neighbouring field can be observed up to a distance of twice the height of the trees.

воздействие парниковых газов
увеличил.
сократил.

Количество до применения УЗП : 10 t CO2-eqiv/ha
Количество после применения УЗП: 200 t CO2-eqiv/ha
The increase in the volume of wood on the windbreak increases carbon storage in the ecosystem. The rehabilitation of a completely destroyed windbreak can increase the biomass volume by 100-200 m³/ha, which corresponds to 100-200 t carbon dioxide.

Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с затратами на техническое обслуживание
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

It is a significant investment to establish a windbreak and it takes several years (5-10) before the measure will show effects on the increase of crop fields' productivity. But when established, the windbreak does not need investment for maintenance but can deliver additional benefit (fuel wood).

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовые температуры увеличилось

очень плохо
очень хорошо
среднегодовое количество осадков снизилось

очень плохо
очень хорошо

Внедрение и адаптация

Доля землепользователей (в процентах), применяющих Технологию
  • отдельные случаи/ эксперимент
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Была ли Технология УЗП модифицирована в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?
  • Да
  • Нет
К каким именно изменяющимся условиям среды?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
  • изменяющиеся условия рынка
  • доступность рабочей силы (например, из-за миграции населения)
The selection of tree species and planting technologies was adapted to the rising temperatures. Special protection tubes against winter storms were used.

Заключительные положения и извлечённые уроки

Сильные стороны: по мнению землепользователей
  • Increase of yields in the neighbouring fields
  • Availability of firewood
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
  • Seedlings can be produced locally in tree nurseries using local tree species.
  • Increase of protection from wind erosion and drought by wind impact.
  • Increase of habitat diversity
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
  • Fires protecting the windbreak by ploughing the soil along the line
  • Lack of maintenance of planted seedlings cutting the grass and removing it from the field, continue mulching and watering the seedlings over the next few years, replanting the dead seedlings
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
  • High investment for seedlings, wooden poles and irrigation It is much cheaper to protect existing windbreaks from burning. Integrating fruit trees and/or vegetables into the windbreak can result in a faster return on investment.

Справочные материалы

Составитель
  • Hanns Kirchmeir
Editors
  • Kety Tsereteli
Рецензент
  • Rima Mekdaschi Studer
Продолжительность применения Технологии: 18 декабря 2018 г.
Последнее обновление: 19 февраля 2020 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
Ключевые ссылки
  • Applying Landscape and Sustainable Land Management (L-SLM) for mitigating land degradation and contributing to poverty reduction in rural areas - Implementation Evaluation Report June 2018 – Windbreaks.:
Ссылки на материалы по теме, доступные онлайн
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International