22

Лекція № 5

Тема: Фітомеліорація біотопу

План

1. Поняття про едафотоп

2. Характер і ступінь змін едафотопів та їх фітомеліорація:

а) фітомеліорація слабозмінених місцезростань;

б) фітомеліорація середньозмінених місцезростань;

в) фітомеліорація сильнозмінених або порушених місцезростань;

г) фітомеліорація дуже сильнопорушених місцезростань

1. Поняття про едафотоп

Фітомеліоративна діяльність рослин пов’язана значною мірою із їхнім впливом на едафічний фактор, який, внаслідок господарської діяльності людини, став несприятливим для розвитку біоценозів, характерних для даних місцезростань.

Погляд В.В. Докучаєва на грунт як цілком самостійне природно-історичне тіло, яке є продуктом взаємодії материнської породи, клімату, рослинних і тваринних організмів, а також місцевості та, частково, її рельєфу є, без сумніву, фітомеліоративним, оскільки відображає прогресивний процес ґрунтоутворення за участю живих організмів.

Формуючи автотрофний блок екосистеми у напрямку його оптимізації фітомеліоративний процес будують на основі дослідження сучасного стану ділянки, встановлення вихідного типу, аналіз причин і факторів порушення, нарешті, визначення напрямку, величини і тумпу зрушень, які відбулися у даному місцезростанні. Тільки такий підхід дає змогу встановити, "чи йде тут процес відновлення або ще продовжується процес порушення, і в якій фазі він перебуває, який характер має процес — меліоративний чи фітомеліоративний" (Воробйов, 1964). Створюючи фітоценози-меліоранти, беруть до уваги едафічні фактори, передусім рельєф і ґрунт, які й формують едатоп або едафотоп.

Рельєф. Серед різних форм земної поверхні виділяють такі елементи рельєфу: рівнини (ділянки поверхні не вище 200 м.н.р.м.) і гори, а також опуклі (горби), плакорні (гр. плакор — плоский), рівні (водойми) і западини (балки).

В.М.Сукачов виділив такі форми рельєфу: 1. Мегарельєф — підви­щення, які вимірюються тисячами метрів за висотою (горн). 2. Макроре- льєф — території, висота яких вимірюється сотнями метрів (гори і під­вищення). 3. Мезорельєф — ділянки поверхні, які відрізняються одна від одної десятками метрів (схили річних долин). 4. Мікрорельєф — ділянки поверхні, які відрізняються між собою метрами. Нанорельєф (гр. нанос — карлик) — невелике підвищення на водоймах, схилах і заплавах рік, яке вимірюється десятками сантиметрів у висоту.

Рельєф виступає в ролі екологічного фактора, перерозподіляючи елементи клімату (світло, температуру, вологу) та ґрунту.

Південні схили, навіть якщо вони вкриті лісом, нагріваються краще, ніж північні. Ґрунти верхніх частин схилу є біднішими від ґрунтів підошви, куди гумус змивається водними потоками.

Особливості рельєфу відбиваються на особливостях розміщення і мор­фології фітоценозів. Наприклад, на південному мегасхилі Українських Карпат майже до альпійських лук простяглися листяні ліси, тоді як на північному — шпилькові (ялицеві та смерекові). На стрімких схилах рослинний покрив рідший, ніж на похилих, оскільки не кожна рослина може втриматись на крутосхилі.

Водночас на рівнинному рельєфі можуть траплятися нерівності, особ­ливо в заплавах річок, в яких виділяють прируслову, центральну і при-терасову частини. В притерасовій частині, яка характеризується пе-резволоженням ґрунтів, ростуть чорновільшаники, ближче до центральної — луки, а в прирусловій — верболози.

Проте не лише рельєф впливає на розташування та морфологію фіто­ценозу. Рослинні угруповання, в свою чергу, теж здатні впливати на рельєф, що особливо помітно після відновлення на еродованих схилах лісової рослинності. Стосовно ж лучної рослинності, то вона запобігає руйнуванню схилів, скажімо, випасом худоби. Лучна рослинність здатна шляхом зарощування перетворити яри в балки.

Фітомеліорація схилів відбувається шляхом їх заліснення та залуження залежно від:

елементів рельєфу; крутизни схилів; характеру субстрату; ступеня ерозії.

У Кам'яному степу, — згадує М.С.Камишев, — вдалося шляхом по­садки дерев і чагарників закріпити схили Хохольського яру. Згодом, після посадок, почалося природне залуження та заліснення, й яр перетворився у балку.

Ґрунт. З рельєфом тісно пов'язаний інший компонент ландшафту — ґрунт, з якого рослини беруть значну частину поживних речовин, що йдуть на побудову тіла: воду, яка містить водень і кисень, мінеральні сполуки азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію, натрію, заліза, сірки та ін., а також мікроелементи — мідь, молібден, кобальт, бор, марганець та ін., необхідні для створення життєво важливих ферментів. Значно більша кількість води забирається з ґрунту на транспірацію.

Отже, ґрунт — це верхній шар земної кори, що має здатність за­безпечувати рослини під час їхнього росту і розвитку водою та пожив­ними речовинами.

Як зазначає С.В.Бєлов (1983), з позиції фітомеліоративного процесу важливо висвітлити роль механічного складу ґрунтів і материнських порід. У верхніх шарах материнських гірських порід сформувалися ґрунти суходолів. Механічні породи — пісок, супісок, суглинок, глина, мертель, вапно, які містять запаси поживних речовин, визначають механічний склад порід, що формуються, та їхні водно-повітряні властивості. Навіть після 8-10 тис. років з початку ґрунтоутворювального процесу (після танення останнього льодовика) колишня материнська порода становить головну частину сучасного ґрунту, крім торфовиків. Наприклад, у різних ґрунтах суходолів у зонах заростання лісів мінеральна частина корененасиченого шару становить 98-99% маси ґрунту. У 30-сантимет-ровому шарі ґрунту міститься лише 0,5-2% органічної речовини. При цьому в типових чорноземах її склад становить 8-12%. Як бачимо, органічна речовина ґрунту і підзолистий горизонт знаходяться всередині мінеральної частини. Лісова підстилка, яка розташована зверху і виділяється в окремий горизонт Ао, поповнює ґрунт органікою. Чим більше роздріблена материнська порода, тим більше в ній доступних для рослин поживних речовин: Са, К, Р, Mg, Ре та ін.

Важливе значення для життєдіяльності фітоценозів має характер ме­ханічного складу ґрунту. Ґрунтовий шар земної кори, який сягає 3-8 м, звичайно розсипчастий. Він включає в себе і верхній поживний шар гли­биною 0,6-1,0 м. За даними Г.М.Висоцького, висушування ґрунту корінням дерев у Велико-Анадольському лісництві досягало глибини 15-17 м.

Оптимальний комплекс властивостей ґрунту, що визначається меха­нічним складом, знаходиться в межах піску й глини.

Від механічного складу грунтів залежить: водопроникність і водо-поглинання, аерація, висота капілярного підняття води, мертвий запас вологи, надійність закріплення кореневих систем, вітростійкість деревостанів, родючість ґрунтів, склад і продуктивність насаджень і, нарешті, характер фітомеліоративних заходів.

Режим зволоження ґрунтів разом з механічним складом ще більше розширюють різницю в родючості умов місцезростання і вітростійкості насаджень. Наприклад, на перезволожених внаслідок тривалих дощів піщаних місцезростаннях Малого Полісся (Рава-Руський держлісгосп на Львівщині) 80-100-річні сосни під час невеликої бурі були вивернуті з корінням, незважаючи на їхню стрижневу систему.

Г.М.Висоцький у межах лісової та степової зон виділяє такі класи ґрунтів, які відрізняються водним режимом:

1. Ґрунти пермацидного режиму (ті, що промочуються), де опадів випадає більше сумарної випаровуваності.

2. Ґрунти імпермацидного режиму — не промочуються наскрізь у посушливих (степових) місцевостях, де випаровуваність переважає над опадами.

3. Ґрунти ексудатного, або випітного, режиму з боковим притоком ґрунтових вод, які сприяють випотіванню.

Перший і другий типи водного режиму є несприятливими для лісових насаджень, оскільки в першому типі спостерігається збіднення ґрунтів поживними речовинами внаслідок їх вимивання, а в другому — нестача вологи і навіть є випадки засолення. Кращим режимом характеризуються лісові суглинки лісостепової зони, де ґрунти відрізняються змінним (альтерно-пермацидним) зволоженням.

У вертикальній структурі лісу Г.М.Висоцький виділяє три зони: зелену (надземний ярус), мертвого покриву і ґрунту. Ґрунт, в свою чергу, він поділяє на чотири яруси:

Ярус А (перегнійний) — накопичення зотлілих органічних решток. Включає три під'яруси — дерновий, підзолистий і склеєний залишковими органічними продуктами.

Ярус В (підґрунтя), який включає два яруси — визолений та збагаче­ний переважно карбонатами кальцію.

Ярус С — ярус капілярного підіймання від ґрунтових вод.

Ярус Д — глей.

Розвиваючи погляди Г.М.Висоцького та виходячи з біогеоценотичних уявлень, С.В.Зони (1964) виділяв ґрунтові горизонти з урахуванням акумуляції та транзиту матеріалу і сполук:

Ярус АА — активна акумуляція сирого матеріалу у вигляді підстилки. Його ще називають Ао.

Ярус А — акумуляція гумусових речовин (гумусовий горизонт ґрунту). Називають його алювіальним (лат. аллувіо — нанос) горизонтом.

Ярус ІТ — інтенсивний транзит гумусових і найрухоміших мінера­льних сполук та їх відносно більше об'єднання. Цей горизонт називають ілювіальним (лат. іллувіо — намив).

Ярус ВА — вторинної акумуляції (ілювіалювання органо-мінеральних сполук зі зміною їх фізичного стану).

Ярус ГТ — глибинного транзиту і накопичення вибуваючих із круго­обігу органічних і мінеральних речовин.

У лісових ґрунтах за різних умов рельєфу переважає той чи інший тип міграції речовини. С.В.Зонн запропонував їх поділ на такі групи:

Елювіальний (лат. еллуо — вимиваю), приурочений до вододілів; характеризується надходженням речовин і енергії лише із атмосфери і глибоким стоянням вод.

Ґрунти транзитної групи, приурочені до схилів, де спостеріга­ється перерозподіл атмосферних опадів, світла, тепла, а також надходження вологи та інших продуктів обміну й енергії з прилеглих біогео-ценозів.

Ґрунти групи надводно-підводних лісових біоценозів, приурочені до від'ємних елементів рельєфу, які регулярно чи періодично затоплюються водами. Спостерігається періодичне збагачення розчинними і твердими речовинами, які потрапляють сюди з навколишніх поверхонь.

Американські екологи С.Г.Спур і Б.В.Барнес (1984), узагальнивши численні спроби пов'язати властивості ґрунтів з лісовими місцезростаннями, дійшли висновку, що потенційний ріст дерев в основному залежить від об'єму ґрунтової товщі, яку займають корені дерев, та наявності ґрунтової вологи і поживних речовин у конкретному обмеженому просторі. Першочергове значення в цьому випадку має ефективна товща ґрунту, або товщина його поверхневого шару на тій ділянці, що зайнята, або може бути зайнята корінням дерева, для якого визначається індекс місцезростання. Ця ефективна площа часто буває обмежена материнською породою, що підступає до поверхні.

Проникнення коренів у ґрунтову товщу жорстко лімітується розмі­щенням рівня ґрунтових вод протягом усього періоду росту деревних по­рід. Бар'єром для проникнення коренів в умовах ґрунтогенезу досить часто є наявність нижнього сильно розвиненого зцементованого горизонту.

Багато показників ефективної товщі ґрунту (ґрунтових факторів) добре корелюють з якістю місцезростання. До найважливіших ґрунтових факторів належать:

глибина горизонту А над компактним підґрунтям;

глибина до найменше проникного шару (В2);

глибина до плямистого ґрунту (показник середньої глибини до обме­женого дренажу);

загальна потужність ґрунтового покриву над материнською породою.

Всі ці показники визначають ефективну глибину проникнення коріння дерев і є важливими, особливо коли ґрунти малопотужні. Коли ж ґрунти відзначаються великою потужністю і коріння проходить в їх товщі без перешкод, ці показники вже не є такими визначальними.