Свойства почв и продуктивность лесных насаждений

Почва, как функция местообитания и лесного БГЦ, влияет на лесные породы, их текущий прирост и продуктивность. В системе лес-почва чётко выражена обратная связь: лучшее развитие леса способствует улучшению почвы, а, последнее, в свою очередь, улучшает условия роста деревьев. В естественных условиях бесконечное увеличение текущего прироста ограни чивается предельностью развития почвенных свойств, поскольку существу ет предел содержания гумуса, питательных веществ, воды. Следовательно, небеспредельно и увеличение текущего прироста деревьев.

На состояние лесных насаждений большое влияние оказывает мощность почвы. С лесоводственной точки зрения представление о мощности почвы является тождественным с понятием «корнедоступная толща почвы» Г.Ф. Морозова или «ризосфера» Г.Н. Высоцкого. Ограничителями мощности почвы (её корнедоступной толщи – ризосферы) чаще всего выступают: 1) твёрдые, скальные горные породы и 2) водоносные горизонты. Для большинства древесных пород, кроме гигрофитов, ограничителем является капиллярная зона подъёма грунтовых вод, по крайней мере, её нижняя часть, из-за перенасыщенности влагой и недостатка воздуха для дыхания корней. Как недостаточное содержание физиологически доступной вла ги, так и чрезмерное насыщение почвы водой может губительно влиять на многие древесные породы. При высокой влажности в почве устанавливают ся анаэробные условия, нарушается воздухообмен, снижается содержание О₂ в почвенном воздухе и почвенном растворе. Недостаток О₂ губительно отражается на жизнедеятельности древесных пород.

С мощностью почвы в значительной мере связано плодородие почв и степень развития корневой системы. Мощность почвы отражается на сос-таве леса, на его производительности, биологической устойчивости и других свойствах. Есть древесные породы ростовые корни которых не облада ют значительной механической силой, чтобы преодолевать плотные почвенные горизонты. К ним относятся большинство хвойных деревьев, клёны и ясени. Для них в качестве ограничительной ризосферы выступают плотные суглинки и глины, слежавшиеся глубокие горизонты песков, все горные породы, лишённые вертикальных трещин.

Корни тополей, берёзы и дуба обладают хорошей проходимостью че рез плотные глины и глубокие горизонты уплотнённых песков. Сосна способна в относительно короткие сроки, измеряемые десятилетиями, укореняться на мелах и известняках. В то же время сосна неспособна преодолевать сопротивление однофазных (лишённых прослоек) кварцевых песков в их нижних горизонтах.

В зоне сухих степей отрицательно влияют на древесную раститель-ность близко расположенные к поверхности шоколадные глины и кварцевые третичные пески, малопроницаемые для корней. Продолжительность жизни вяза в таких условиях не превышает 10-12 лет при максимальной высоте 4 метра.

На продуктивность лесных насаждений в значительной мере оказывают влияние физические свойства почв – плотность, пористость, структура, гранулометрический состав и др. С ними связаны водный и воздушный режим, поглотительная и водоподъёмная способность почв, водопроницаемость и др., т.е. плодородие почвы. Оценивать отношение древесных пород к почве следует с учётом географических условий и особенностей климата. Надо иметь ввиду, что у древесных насаждений с широким ареалом распространения (сосна обыкновенная, дуб черешчатый и др.) имеется много климатических и эдафических типов. Поэтому требования к почвенным условиям у таких пород могут быть неодинаковы.

Кроме физических свойств, в комплексе с ними, на состояние древесных пород оказывают влияние зольные элементы и азот, определяющие химические свойства и плодородие почвы. Лесные насаждения меньше потребляют зольных элементов, чем травянистые, что свидетельствует о возможности развития леса на более бедных почвах по сравнению с сельскохозяйственными культурами. Это подтверждает опыт развития леса на смытых почвах оврагов, на песках, отработанных карьерах и т.д. Однако было бы неправильно считать, что лес вообще не нуждается в плодородной почве. В зависимости от древесной породы, цели хозяйства и его интенсивности имеются большие различия в потребности для лесного хозяйства в химическом плодородии почвы. Выращивание высокопродуктивных хозяйственно-ценных древостоев в короткие сроки возможно на почвах богатых азотом и зольными элементами.

Питание азотом древесных организмов идёт за счёт нитратов и аммиачных солей. В различных почвах и соответственно в различных типах леса азотное питание складывается по-разному. Так, например, для ельников, по И.В. Тюрину, характерны следующие формы азотного питания: для сложных – преимущественно нитратное, для травяных – смешанное нитратно-аммиачное, зеленомошниковых – преимущественно – аммиачное, долгомошниковых и сфагновых – исключительно аммиачное.

Лиственные породы, в большинстве своём, предпочитают поглощать нитратные, а хвойные – аммиачные соли. Запасы азота в низкобонитетных насаждениях доходят до двух процентов, а в высокобонитетных до 5 %. Выраженными нитрофилами являются берест, ильм, большинство тополей, черёмуха, бузина, бересклет и др.

У одной и той же древесной породы содержание зольных элементов и азота меняется с возрастом, а также на протяжении вегетационного периода. У значительного числа лесных насаждений наиболее интенсивное потребление элементов питания наблюдается в возрасте молодняка и жердняка, ряд пород характеризуется более или менее равномерным потреблением зольных элементов.

Выявление различий потребления разными древесными породами зольных элементов во времени имеют большое практическое значение в целях наиболее рационального смешения насаждений для получения высокопродуктивных смешанных древостоев и для выявления оптимальных норм и сроков внесения минеральных удобрений в лесных питомниках, культурах и древостоях естественного происхождения.

Разнымлесным растениям зольные элементы и азот требуются в разном количестве и в различных сочетаниях. К почвам с повышенным содержанием кальция часто бывают приурочены лиственница, бук, ясень, тис, сосна крымская, крушина, тёрн, бирючина, берест и др. Эти и некоторые другие породы обычно считаются кальциефилами. Имеются и антиподы, т.е. растения, избегающие почв, богатых известью – кальциефобы, к которым относится каштан благородный, тунг, а из растений напочвенного покрова – вереск, сфагнум, некоторые травянистые растения из семейства злаковых и др.

Присутствие карбонатов в составе почвообразующих наносов определяет в тайге наиболее благоприятную среду не только для лиственных древостоев, но и для развития высокопродуктивных еловых лесов по сравнению с сосновыми. Почвы, богатые известью, обычно отличаются хорошей аэрацией, благоприятными тепловым и гидрологическим режимами. Растения, отрицательно реагирующие на присутствие кальция в почве, т.е. кальциефобы, внешне характеризуются пожелтением хвои и листвы (хлорос), вызываемым изменениями в протоплазме. Почвы, образующиеся на доломитах, богаты магнием, к которому присоединяется также углекислый кальций, ослабляющий его отрицательное действие. Для доломитов так же, как и для известняков, характерно образование на подстилаемых ими почвах насаждений из лиственницы, что свидетельствует о положительном значении магния для этой породы.

Для леса необходимо также наличие в почве в доступной для растений форме фосфора, серы, калия, железа, азота. В жизни леса исключительно велика роль азота. Общее значение этого элемента ярко выразил Д.Н. Прянишников: «Без азота не могут образоваться белковые вещества, без белковых веществ не может быть протоплазмы, а, следовательно, и жизни…», т.е. добавим, и жизни леса. Кроме макроэлементов, существенную роль в жизни лесных насаждений играют и микроэлементы, которые часто являются стимуляторами роста и принимают участие в круговороте всех компонентов биогеоценоза.

При степном лесоразведении в чернозёмной и каштановой зонах приходится сталкиваться с отрицательным влиянием на лесные насаждения легкорастворимых солей. Оно обусловлено как осмотическим влиянием, так и непосредственным токсическим действием некоторых солей на древесные породы. В незасоленных почвах осмотическое давление почвенного раствора не превышает 10 атм., при сильном засолении оно поднимается до 300-400 атм. Когда осмотическое давление почвенного раствора значительно превышает давление в растениях, то поступление воды в них затрудняется. Наступает «физиологическая сухость», так как растения не могут использовать воду почвенного раствора. Кроме того, при высоком содержании в почвенном растворе солей наступает паралич устьичного аппарата, что приводит к усиленному расходу воды на транспирацию и ещё более затрудняет обеспечение растений водой.

Древесные породы обладают неодинаковой чувствительностью к повышенному содержанию солей в почвенном растворе. Породы, обладающие более высоким осмотическим давлением, могут успешнее развиваться при более высоком содержании в почве солей. Исключительную стойкость к засолению почвы проявляют тамариксы, обладающие способностью выделять соли на поверхности своих органов. Остальные древесные породы отрицательно относятся к повышенной концентрации солей в почве. Есть, правда, лесные насаждения, которые проявляют некоторую солевыносливость, произрастая в условиях солончаковатости.

Установление общего содержания солей в почве ещё не решает вопроса о солеустойчивости древесных пород. Большое значение имеет качественный состав солей и влажность почвы. При одном и том же количестве солей, но при большей влажности почв, концентрация почвенного раствора оказывается слабее. На рост и развитие растений большое влияние оказывает тип засоления почвы (сульфатный, хлоридный, содовый и др.). Особенно вредным для насаждений является содовое и хлоридное засоление, сульфатное – считается безвредным, менее токсичным.

Наиболее солеустойчивые древесные породы тамарикс и лох, достаточно солестойкие робиния лжеакация, вяз приземистый, гледичия обыкновенная, клён татарский, можжевельник виргинский, абрикос, бирючина, жимолость татарская, скумпия, акация жёлтая, смородина золотая. Эти древесные и кустарниковые породы достаточно хорошо растут на почвах, содержание хлора, в которых не превышает 0,02-0,03 % от их массы. На почвах, где количество его больше 0,04 %, большинство древесных насаждений имеют низкую приживаемость и плохой рост.

При лесоразведении в степной, сухостепной и полупустынной зонах различие в росте и состоянии древесных пород обусловлено комплексностью почвенного покрова, влияющей на древесную и кустарниковую растительность через глубину залегания солевого горизонта. Отмечено, что лесные насаждения на всех разностях каштановых почв до 10-15 лет и на солонцах, где они гибнут в 7-10 лет, в первые годы растут вполне удовлетворительно.

Раннее усыхание на пятнах солонцов вызывается близким залеганием к поверхности солонцового горизонта, который ограничивает корнеобитаемый слой мощностью в 5-20 см. Солонцеватость является зональным признаком почв степной и сухостепной зон. От её степени зависит жизнедеятельность древесных пород, их выживаемость и рост. Солонцеватость почв выносят: дуб черешчатый, ясень зелёный, уксусное дерево, скумпия, шелковица белая, груша дикая и лохолистная. На слабо солонцеватых почвах дуб образует Ш бонитет, на остаточных – осолодело-солонцеватых – IV бонитет, на осолоделом солонце – V, на солонцах – Vа.