Продуктивность древостоев от почвы
РАЗДЕЛ 2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ
Лекция 5. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ
Механический состав почвы — наиболее влиятельный фактор, что определяет водный, воздушный режим почвы и режим питания.
Дерново-подзолистые почвы Полесья представлены различным механическим составом, поэтому интересно знать, какой связь существует между ростом древостоев сосны, ели в зависимости от содержимого глиняных долек, или так называемой физической глины.
Сосновые древостои растут на песчаных почвах, глинистых песках, супесях, а иногда и на легких суглинках. Почвы часто на той или иной глубине имеют слои глины или суглинка, а в ряде случаев песчаные почвы підсилаються мореной. Рост сосняков на песчаных почвах редко бывает лучшим за III бонитет, а если почвы глинясто-песчаные и имеющие слои из глины, то они обеспечивают рост за II-И классами бонитета, а иногда и Иа. Если глинясто-песчаные грунты подстилаются мореной на глубине 1,5-2,0 м, то можно ожидать роста сосны по Иа-Иб классами бонитета. Супесчаные почвы, как правило, обеспечивают рост сосны по Иа-Иб классами бонитета.
Поскольку на восточноевропейской равнине сосняки распространены в климатических условиях очень широкого диапазона, то здесь образовались почвы разного генезиса — от подзолов к серых лесных. На производительность сосновых насаждений при подзолистой процессе влияет малое содержание питательных веществ, а в условиях серых лесных почв значительную роль играет недостаток влаги.
Высокопроизводительные сосняки лесостепной зоны растут на почвах с большим содержанием физической глины и с большим накоплением гумуса в перегнойно-акумулятивному горизонте почвы. В данных лесорастительных условиях в сосняках формируется второй ярус из дуба обычного.
Таким образом, особенностью сосновых лесов является то, что они поселяются на почвах легкого механического состава с малыми запасами питательных веществ, невысоким содержанием обменных оснований и гумуса. Но сосна, хотя и неприхотлива к богатству почвы, положительно реагирует на его увеличение.
Ельники редко поселяются на песчаных почвах. Они приурочены к почвам с повышенным содержанием питательных веществ, особенно зольных элементов питания, значительным количеством обменных оснований. На дерново-подзолистых почвах наилучшие условия для ели создаются при наличии в почве 25-35% физической глины (Зеліков, 1971). Успешный рост ельников также зависит от морены. Запасы древесины в ялинниках, что растут на почвах, которые подстилаются мореной, вдвое выше, чем на почвах, образовавшихся на аллювиальных отложениях.
Как более требовательна к почвы, ель может поселяться на торфяниках, которые имеют благоприятный химический состав. Сосна может расти на торфах с худшим химическим составом.
Наибольшую производительность ельники имеют на подзолистых почвах с хорошо выраженным подзолисто-перегнійними горизонтами (Іа-Іб бонитет). Ель положительно реагирует на содержание азота в почве.
Характерны дубравы для зоны лесостепи. Дуб — порода, насаждения которой типовые на почвах, сформировались на глинистых или суглинистых наносах, то есть на серых лесных почвах и черноземах. Но в условиях Лесостепи гидротермическая ситуация часто не обеспечивает дубравы достаточным количеством влаги для формирования высокопродуктивных насаждений. В силу этого на характер дубрав влияет рельеф, что определяет поверхностный и внутренне-грунтовый сток. Этим самым на небольших территориях создаются различные условия по степени увлажнения (например, Голосеево).
Дуб растет и в зоне смешанных лесов, занимая подзолистые почвы с мягким гумусом, при достаточном количества зольных элементов и обменных оснований в ґрунтотворній породе.
Высокопроизводительные дубравы в Лесостепи приуроченные серым лесным почвам (темно-серым), что образовались на наносах глинястого и суглинкового механического состава со значительными запасами питательных веществ, горіхуватозернистою структурой, высоким содержанием обменных кальция и магния в профиле почвы. Такие почвы имеют хорошо выраженный гумусово-елювіальний горизонт. Именно накопление перегноя в верхних горизонтах и слабо выражен у них елювіальний процесс и обеспечивают значительные запасы питательных веществ и содержание обменных оснований.
С перемещением дубрав на юг, в зону Степи, в область байрачных дубрав, их производительность определяется прежде всего водным режимом. Наиболее продуктивные насаждения растут по дну балок, а на склонах балок и на выходе и на плато производительность снижается, несмотря на то, что свойства почв здесь улучшаются. Дуб резко снижает производительность на засоленных почвах. На бурых лесных почвах продуктивность дубрав зависит от глубины почв. Здесь дуб часто меняется буком.
Влияние оглеения на рост сосняков и ельников. Оглеения почв свидетельствует о неблагоприятный водно-воздушный режим почвы. Часто оглеения происходит в каком-то одном генетическом горизонте, образуя плотный слой сизого цвета. Корни растений этот слой преодолеть не могут, они в него не проникают. Глеєвий горизонт бывает разным по толщине и по-разному влияет на рост древостоев, но всегда ухудшает его.
Следует подчеркнуть, что влияние оглеения на рост сосняков и ельников более существенное, чем влияние механического состава почвы.
Глеевые горизонты могут образовываться на разной глубине в зависимости от уровня грунтовых вод, степени поверхностного переувлажнения. Образуются или дерново-подзолисто-глеевые, или дерново-глеевые почвы, где сверху лежит слой суглинка в 40-80 см. Это типичные для ельников почвы.
Влияние уровня грунтовых вод на рост сосняков и ельников. Уровень грунтовых вод не бывает постоянным, он в течение года колеблется. Но лесные насаждения отражают определенный средний уровень за много лет, то есть многолетний. Уровень грунтовых вод также зависит от абсолютной отметки участка и его положения в рельефе. Влияние уровня грунтовых вод на рост сосняков и ельников значительнее, чем влияние механического состава почвы и степени его оглеения. Нужно отличать грунтовые воды от верховодки, которая появляется в определенный период вегетационного сезона. ее влияние на насаждения заметен в меньшей степени по сравнению с влиянием грунтовых вод. В целом же на территории лесничества, в пределах древостоев сосны, ели, грунтовые воды могут регулировать производительность от И до III класса бонитета. Таким образом, при проектировании лесов нужно учитывать не только типы почв, образовавшихся, но и отдельные их признаки, которые существенно влияют на рост и продуктивность древостоев. В условиях производства при лесоразведении и возобновлении леса редко практикуют исследования почв. Без проведение таких исследований не всегда удачно создаются лесные насаждения, и они в перспективе часто не достигают ожидаемых производительности и качества.
Источник
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.
Источник