5.5.3.4. Обработка почвы

Цели и задачи обработки почвы под лесные культуры.Основная цель обработки почвы – кратковременное повышение ее плодородия за счет его мобилизации.

При обработке почвы под лесные культуры решаются следующие основные задачи, обеспечивающие мобилизацию плодородия:

1) изменение строения и сложения почвы;

2) улучшение водного и воздушного режимов;

3) усиление биохимических процессов;

4) борьба с сорной растительностью;

5) формирование посадочного (посевного) места;

6) создание оптимальных условий для быстрого роста культур.

Продолжительность благоприятного влияния обработки почвы на повышение ее плодородия зависит от применяемых способов обработки и ее интенсивности и может достигать в лесных культурах десяти и более лет.

Решение указанных задач способствует повышению плодородия почв, интегральным выражением которого являются мощность гумусированной части почвенного профиля, запасы гумуса и питательных веществ. Обработка почвы, ускоряя минерализацию гумуса, понижает его содержание, в связи с чем должны применяться мелиоративные меры, заключающиеся во внесении органических и минеральных удобрений.

Обработка почвы под лесные культуры оказывает непосредственное влияние на последующий выбор схемы размещения культивируемых растений на площади, на густоту, приживаемость и сохранность культур, на рост и развитие растений в первые годы жизни, на сроки смыкания культур, затраты на агротехнический и лесоводственный уходы.

Выбор способа обработки почвы под лесные культуры зависит от лесорастительных условий и состояния лесокультурной площади, биологических особенностей культивируемых пород, от экономических возможностей лесохозяйственного предприятия.

В лесной зоне обработка избыточно увлажненных почв, наряду с решением других задач, должна быть направлена на снижение влажности почвы, а в степной и лесостепной, наоборот, на накопление и удержание влаги. При выборе способов обработки почвы должны использоваться зональный и лесотипологический подходы.

Механическая обработка почвы под лесные культуры.Учитывая многогранность задач обработки почвы, возможное при этом получение нежелательных побочных эффектов, широкое разнообразие лесорастительных итехнологических свойств лесокультурных площадей, выбор оптимальных способов обработки представляется достаточно сложной задачей. Наиболее общиеподходы и требования к обработке почвы, исходя из лесокультурного опыта в условиях Урала, можно представить следующим образом.

1. При выборе интенсивности и способов обработки почвы необходимо учитывать, в первую очередь, ее социальные и экологические последствия и во вторую – лесоводственные и экономические. С этих позиций первоочередной задачей является определение возможностей минимизации обработки почвы (как механической, так термической и химической). Применяемые способы обработки не должны противоречить природе леса, приводить к заметному нарушению его биогеоценотических, защитных и эстетических свойств.

2. Выбор конкретных способов обработки должен осуществляться с учетом максимального их соответствия лесорастительным и технологическим условиям лесокультурных площадей, что позволит добиться повышения качества и эффективности обработки и условий роста культур.

3. Способы обработки должны сочетаться с биоэкологическимисвойствами культивируемых пород, быть залогом повышения продуктивности и устойчивости лесов искусственного происхождения.

4. Применяемые способы обработки должны обеспечивать формирование качественных культур, особенно на начальных стадиях их роста, и способствовать снижению затрат на агротехнические и лесоводственные уходы.

К способам обработки почвы относятся: сплошная, полосная, бороздная, создание пластов, гряд, гребней, посадочных площадок, посадочных валов, посадочных ямок, рыхление почвы, рыхление полотна террас.

Сплошная обработка почвы под лесные культурыприменяется преимущественно в степной зоне, где имеются лесокультурные площади в виде прогалин. Сплошная обработка позволяет применять парование, которое во влагодефицитных районах способствует накоплению и удержанию влаги в почве и уничтожению сорной растительности. Накопление влаги в зоне недостаточного увлажнения решает, в свою очередь, две задачи – обеспечение влагой лесных культивируемых растений и снижение уровня и концентрации водорастворимых солей. В зоне избыточного увлажнения при обработке почвы в связи с повышением ее порозности происходит снижение ее влажности и улучшение условий аэрации.

Способы частичной обработки почвы. В лесокультурномпроизводстве наибольшее распространение получила частичная обработка почвы. Она уступает сплошной по качественным показателям, но имеет преимущества: более низкую энергоемкость и возможность применения в широком диапазоне лесорастительных и технологических условий: на нераскорчеванных вырубках и гарях, на склонах свыше 5°, на избыточно увлажненных землях, закаменелых и закустаренных площадях, под пологом леса, на участках, возобновившихся малоценными и нежелательными дре­весными породами и др. Наиболее распространенный способ обработки минеральных сухих и свежих почв на вырубках и гарях – нарезка бороздразличной ширины и глубины.

Полосная обработка почвы может выполняться на вырубках и гарях с предварительной полосной расчисткой и раскорчевкой, а также на пустырях и прогалинах. Ширина полосы может достигать 2 – 4 м и более, посадка в один или большое число рядов.М.Д. Мерзленко и Н.А. Бабич (2002) выделяют узкополосную обработку (ширина обрабатываемой полосы 3 − 9м), полосную (10 −45м) и широкополосную (50 −100м); доля закультивируемой площади составляет соответственно 38−64%, 67−90% и 91 −95%. С точки зрения возможности достижения высокого качества лесокультурных работ узкополосную обработку почвы в лесной зоне авторы считают нерациональной.

Создание гряд и гребней применяется при обработке периодически избыточно увлажненных почв; применение ее целесообразно также при обработке мелких и малоразвитых почв. Обработка почвыплощадкамиприменяется втех случаях, когда затруднительно или невозможно осуществить ее иными способами – под пологом леса,в межкуртинных пространствах, на горных, овражных и балочных склонах и др., а также в случаях, когда этот способ наиболее соответствует биологии древесной породы.

Посадочные ямки применяются при использовании крупномерного посадочного материала в равнинных и горных условиях, при создании лесных культур посадочным материалом с комом почвы и закрытой корневой системой. Рыхлениепочвыкак самостоятельный способ ее обработки применяют преимущественно при обработке мелких и каменистых почв в любых лесорастительных зонах

Преимущественное применение бороздного способа в лесной зоне Урала объясняется его технологичностью и возможностью применения лесопосадочных машин и механизированного ухода за культурами. Использование других способов (изготовление нарезных и насыпных площадок, посадочных валов на мелких почвах, гряд на избыточно увлажненных землях, рыхление почвы и др.) в производственных условиях носит ограниченный характер.

Создание культур посадкой в дно борозды ведет к разрастанию корней культивируемых растений в направлении пластов и формирования их корневых систем с нарушенной архитектурой. Последнее способствует снижению биологической устойчивости искусственных лесов и их продуктивности. Это относится, в первую очередь, к древесным породам, формирующим в естественных условиях стержневой тип корневой системы.

Обработка тяжелосуглинистых и глинистых почв путем глубокой их минерализации с обнажением подзолистого горизонта приводит при весеннем оттаивании почвы к массовому выжиманию вновь созданных культур и особенно посевов ели. Это наиболее распространенная причина гибели культур ели в первые годы их роста. При посадке в дно борозд на тяжелых почвах происходит смыв почвы, замыв сеянцев, всходов и ожег корневой шейки.Более высокая приживаемость культур наблюдается при рыхлении верхнего слоя таких почв корчевателем-собирателем или другими орудиями, а лучшие результаты – при обработке почвы с сохранением или увеличением мощности перегнойно-аккумулятивного горизонта. С точки зрения предотвращения выжимания всходов и сеянцев оптимальной является обработки почвы с сохранением гумусового горизонта.

На сравнительно плодородных серых лесных почвах лесостепной зоны бороздная обработка с сохранением части гумусового горизонта под плужной подошвой дает вполне удовлетворительные результаты. В условиях наличия достаточно мощного гумусового горизонта при бороздной обработке сохраняются благоприятные условия роста иразвития корневых систем культивируемых растений. Высокая приживаемость и сохранность культур в этих условиях поддерживается усиленными агротехническими уходами.

При бороздной обработке почвы снижается эстетичность, привлекательность и проходимость участков леса, соответственно падает их рекреационная значимость. В перспективе необходимо стремиться к замене этого способа другими.

Перспективные способы механической обработки почвы под лесные культуры.В оптимальном варианте способы обработки почвы под лесные культуры должны отвечать лесоводственным, экологическим, социальным и экономическим требованиям. Минимизация обработки наиболее полно отвечает последним трем условиям, но далеко не всегда – лесоводственным.

Заслуживает внимания создание культур (в первую очередь ели и кедра сибирского) посадкой крупномерного посадочного материала в насыпные площадки с горизонтальными размерами от 1 до 1,5 м и высотой до 0,5 м. Саженец, высаженный в центр насыпной площадки, растет в благоприятных условиях освещенности и развития корневых систем. Создание культур в насыпные площадки соответствует распространенным на Урале мелким и избыточно увлажненным почвам. Дискретные микроповышения (насыпные площадки, валы) сохраняют лесорастительные свойства непрерывных микроповышений, но уступают в технологичности и производительности лесокультурных работ.

Несомненный интерес представляет способ изготовления непрерывныхмикроповышений. Он пригоден для обработки малоразвитых, маломощных и избыточно увлажненных почв. Изготовление гряд и гребней обеспечивает благоприятные условия роста культур, что наряду с возможностью механизации посадки,агротехнического и лесоводственного уходов позволяет считать этот способ перспективным в условиях таежной зоны, где почвы с ограниченной лесопригодностью широко распространены.

Перспективен способ полосной и широкополосной обработки, сочетающий в себе лесоводственные преимущества перед другими способами частичной обработки и экономические – перед сплошной обработкой.

Создание лесных культур без обработки почвы возможно с использованием саженцев на свежих вырубках при отсутствии опасности задернения почвы, на чистых от сорняков пахотных землях, песках и других почвах, не зарастающих конкурирующей с культурами раститель­ностью и не подверженных иссушению. Создание культур сеянцами и саженцами без обработки почвы может быть эффективным в горных условиях в случае слабого задернения почвы или его отсутствия.

Химическая обработка почвы является достаточно эффективным способом.Она производится гербицидами без механического воздействия на почву или совместно с ним. Обработка почвы гербицидами производится в год, предшествующий посадке леса.При обработке без механического воздействия произрастающая травянистая растительность и поверхность почвыопрыскиваются рабочим раствором гербицида. При совмещении химической и механической обработки гербициды вносятся на минерализованную поверхность борозд, полос, пластов, площадок.Более подробно агротехника применения герби­цидов излагается в специальных руководствах и технической литературе.

Огневая (термическая) обработка почвы может использоваться в случае сильного ее задернениявейниками, а также при невозможности или нецелесообразности использования механической обработки.

Лесоводственная оценка качества обработки почвы.В таежной зоне в составе лесокультурного фонда преобладают вырубки и гари, где основными факторами, негативно влияющими на качество обработки почвы, являются наличие пней, валежника, куртин возобновления малоценных древесных пород и др. В условиях пересеченной местности, преобладающей в горно-хребтовой части Урала и прилегающих районах Предуралья, решающими факторами являются крутизна склонов, распространение участков с избыточно увлажненными почвами, каменистость почв. В условиях таежного Зауралья преобладают избыточно увлажненные почвы.

В степи Урала и Зауралья распространенными факторами, оказывающими негативное влияние на качественные показатели обработки почвы, являются засоление почвы и комплексность почвенного покрова, требующие дифференцированного применения способов обработки различных типов почв, составляющих мозаику почвенного покрова.

Во всех зонах и районах Урала распространены мелкие и малоразвитые почвы; лесорастительные и лесокультурные свойства мелких почв ограничены, а малоразвитые почвы для искусственного лесовосстановления и лесоразведения являются непригодными.

В таежной зоне для обработки почвы под лесные культуры применяется преимущественно специализированный лесной плуг ПЛ-70 (ПКЛ-70), позволяющий формировать борозду шириной 70 см и глубиной 10 – 12 см с последующей посадкой сеянцев или саженцев в дно борозд. Преимуществом бороздной обработки почвы плугом ПЛ-70 является высокий уровень технологичности и производительности, а основным недостатком – недостаточно высокое качество обработки почвы, следствием которого являются необходимость последующего применения интенсивных агротехнических уходов и не обеспечение в ряде случаев высоких показателей приживаемости и сохранности культур. К таким случаям относится применение этого орудия для обработки почв, подверженных задернению, мелких и избыточно увлажненных почв, преобладающих на Урале.

Основными недостатками обработки почвы плугом ПЛ-70 в лесокультурной практике остаются:

– большая ширина междурядий при обработке нераскорчеванных вырубок и гарей, связанная с необходимостью обхода почвообрабатывающих агрегатом крупных и высоких пней и крупного валежника, где требуется применение более тяжелых орудий, приспособленных для работы в сложных технологических условиях лесокультурной площади;

– высокая доля завалов пластов в борозды, приводящая к снижению качества лесокультурных работ;

– ширина борозды в 70 см не обеспечивает предохранения молодых культур от ингибирующего влияния разрастающегося в бороздах и на пластах травостоя и его навала в борозды в осенне-зимний период временина рост молодых культур. Указанные причины приводят к снижению качества и гибели молодых культур, не вышедших из-под угнетающего влияния полога травостоя.

При изучении лесоводственной эффективности обработки почвы плугом ПЛ-70 необходимо учитывать все указанные ее особенности –среднюю ширину междурядий, протяженность качественно обработанных участков борозд и завалов пластов в борозды, проектируемую и фактическую первоначальную густоту посадки, приживаемость в конце сезона 1, 3 и 5 годов роста культур и при переводе их в хозяйственно ценные молодняки, определять соответствие этих показателей нормативным требованиям.

Оценку качества бороздной обработки дифференцируют по видам лесокультурных площадей (вырубки, гари, пустыри и др.) и типам лесорастительных условий. Закладку пробных площадей производят согласно требованиям в ОСТ 56-87-86 и требованиям, применяемым при технической приемке лесных культур (см. раздел «Лесокультурные методы исследований»). При технической приемке предусматривается оценка качества, наряду с другими показателями, обработки почвы; требования к методике и точности оценки, изложенные в указаниях по технической приемке культур, следует считать минимальными; при более подробных исследованиях методика должна быть скорректирована с учетом положений вариационной статистики.

При бороздной обработке почвы важную роль играет глубина обработки, при этом оптимизация глубины обработки взаимосвязана с типом почвы, ее влажностью, мощностью и строением почвенного профиля, мощностью гумусового горизонта, степенью его гумусированности, задернения и др. С одной стороны, с целью борьбы с разрастанием сорной растительности на дне борозды при обработке почвы необходимо удалять весь дерновый горизонт, пронизанный корнями травянистых растений; бороться с такой растительностью на дне борозды при проведении агротехнических уходов возможно только с использованием трудоемких ручных приемов прополки и рыхления. С другой стороны, оставление части гумусового горизонта под плужной подошвой создает благоприятную экологическую обстановку для обеспечения высоких показателей приживаемости и роста культур.

Применение тяжелых лесных плугов при обработке почвы, таких как ПЛ-1; ПЛШ-1,2 и ПЛП-135 позволяет увеличить, в сравнении с плугом ПЛ-70, ширину и глубину борозды. Увеличение ширины борозды соответственно до 1; 1,2; и 1,35 м позволяет снизить ингибирующее влияние развивающейся на пластах сорной растительности; оно снижается более слабым развитием травостоя на дне борозд при более глубокой ее обработке (15 – 18 см) с использованием указанных выше марок тяжелых лесных плугов. В то же время более глубокая вспашка ведет к вскрытию менее плодородных слоев почвы А₂ и В₁ и к необходимости посадки сеянцев и саженцев в эти низкоплодородные горизонты почвы. Формирование при вспашке мощных гумусированных пластов почвы ведет к усилению разрастания на пластах травянистой растительности и необходимости повышения интенсивности их обработки при проведении агротехнических уходов.

При бороздной обработке почвы важное значение имеют расстояние между центрами борозд и их прямизна; эти показатели должны быть изучены наряду с лесорастительными свойствами посадочных мест.

Перечисленные выше положения о лесоводственных и технологических особенностях бороздной обработки почвы под лесные культуры должны быть в той или иной мере учтены при разработке методики оценки этого способа.

При подробном исследовании лесокультурных и лесорастительных свойств посадочного места, формируемого при том или ином способе обработки почвы, важное место должно быть уделено оценке экологии посадочного места – фактору, обеспечивающему условия приживания и роста культивируемых растений. При бороздной обработке посадочным местом является дно борозды. Лесорастительные свойства дна борозды зависят от сложения почвы (горизонтов почвы, расположенных непосредственно под плужной подошвой), ее структуры, гумусированности, степени и характера увлажнения, порозности и аэрации, содержания минеральных питательных веществ и других взаимосвязанных факторов, определяющих плодородие.

Качество обработки почвы зависит от глубины обработки, которая должна соответствовать типу почвы, ее развитию и мощности гумусового горизонта. На Урале преобладают дерновоподзолистые, мелкие и избыточно увлажненные почвы, где глубина обработки почвы должна быть ограничена во избежание вскрытия неблагоприятных для создания и роста культур подзолистого, каменистого и избыточного увлажненного горизонтов.

Другие способы обработки почвы обладают набором иных положительных и отрицательных свойств: технологических, лесорастительных и экономических, определяющих лесокультурное значение того или иного способа.

При оценке способов обработки почвы важное значение имеют сроки проведения исследования лесорастительных свойств почвы, которые могут колебаться в течение вегетационного периода. К таким показателям с их выраженной сезонной изменчивостью относятся влажность почвы, содержание в ней подвижных форм азота и фосфора, степень гумусированности горизонта А₁, мощность подстилки и степень ее разложения. При бороздной обработке почвы оптимальным сроком изучения следует считать период летней стабилизации влажности почвы – фактора, в наибольшей мере оказывающего влияние на ее технологические и лесорастительные свойства.

В случае применения способов обработки почвы микроповышениями (формированием гребней, гряд, пластов, насыпных площадок, посадочных валов) благоприятные условия для проведения исследований складываются после окончания осадки обработанного слоя почвы, завершающейся в течение одного календарного года стабилизацией основных механических и гидрологических свойств обработанного слоя.

При обработке почвы бороздами с последующей посадкой в дно борозды и нарезными площадками плотные слои препятствуют распространению корневых систем культивируемых растений; изготовление посадочного места в виде посадочной щели с последующей заделкой сеянцев в почву решает задачу рыхления почвы посадочного места в предельно ограниченном объеме. Разрастание корневых систем наплотных почвогрунтах идет в направлении пластов, где сосредоточен благоприятный для роста растений слой почвы, что ведет к нарушению естественной архитектоники корневых систем и ухудшению состояния культур. Снизить неблагоприятное влияние плотности почвы на рост и развитие культивируемых растений можно двумя путями: 1) сохранением при обработке на дне борозды части гумусированного слоя почвы; 2) рыхлением дна борозды с целью улучшения условий роста корневых систем.

При составлении методики исследований качества обработки почвы необходимо учесть возможность изучения плотности почвы в посадочном месте. Увеличение плотности более 1,3 г/см³ ведет к резкому торможению роста сеянцев сосны и ели (Смирнов, Трошина, 1970), при плотности 1,5 г/см³ проникновение корней в почву приостанавливается, а при 1,6 – 1,7 г/см³ прекращается (Зеликов, 1981). Оптимальной плотностью является 1,0 – 1,3 г/см³ (Маркова, Дерябина 1981).

На улучшение условий роста корневых систем культивируемых растений оказывает влияние прогревание почвы; более интенсивным оно бывает в микроповышениях посадочных мест, и наоборот. Из гидрологических свойств почвы наиболее важными являются ее водопроницаемость и порозность, обеспечивающие оптимальные условия деятельности микроорганизмов в процессах почвообразования.

Итогом исследования лесорастительных свойств различных способов обработки служит установление закономерностей влияния одного или нескольких агротехнических показателей почвы в посадочном месте на приросты культивируемых растений в высоту. Важно установить зависимость прироста культивируемых растений от плотности различных горизонтов почвы на глубину распространения корневых систем деревьев культивируемой древесной породы;такую зависимость выражают уравнением регрессии.

При изучении лесоводственной эффективности других способов обработки внесение коррективов в методику исследований должно быть обусловлено спецификой приема обработки и вида посадочного места. В любом случае изучение направляют на оценку экологии посадочного места и ее влияния на рост, состояние, приживаемость и сохранность культур до перевода их в хозяйственно-ценные молодняки. В более поздний период влияние способа обработки на рост культур снижается.

Для сравнения лесоводственной эффективности различных способов обработки почвы удобно использовать ряды динамики роста культур в высоту, которые составляют с использованием результатов анализа хода роста деревьев или измерения средней высоты культур на участках, специально подобранных по возрастному принципу; их выражают в виде уравнений. При использовании любых методов оценки лесоводственной эффективности способов обработки почвы необходимо учитывать наличие естественного возобновления нежелательной древесной растительности, оказывающей негативное влияние на рост культивируемых растений.