Ґрунт, як фактор розвитку лісів

Ґрунт як природно-історичне тіло є інтегрованим результатом спільної дії природних факторів ґрунтоутворення: рослинного і тваринного світу, клімату, ґрунтотворної породи, рельєфу місцевості та ґрунтового віку, виробничої діяльності людини в процесі ґрунтоутворення. Тобто, ґрунт не є мертвим тілом, а досить складною, рухомою, живою, полідисперсною системою, яка "живе" своїм особливим життям.

За тисячоліття своєї практики людство нагромадило багато знань про життя ґрунтів і спрямовувало свою господарську діяльність згідно з пізнаними особливостями та закономірностями. З посту-повим переходом до інтенсивного використання ґрунтів виникла потреба в науці про ґрунти та їх вплив на склад і продуктивність рослинних угрупувань. При сприятливих кліматичних умовах для рослин їх продуктивність залежить виключно від ґрунтових умов. На краях кліматичного ареалу розповсюдження рослинності, вона стійкіше переносить несприятливі кліматичні умови на ґрунтах із кращими умовами росту і розвитку. На багатших кальцієм материн-ських породах рослини широколистяних порід виходять за північну межу ареалу свого суцільного розповсюдження, формуючи острівці, що вклинюються в зону суцільного зростання хвойно-мохових лісів. Деревні породи в таких умовах стійкіші проти пошкодження шкідниками, комахами та ураження хворобами. Тому для успіш-ного ведення лісового господарства велике значення має всебічне знання властивостей ґрунтів та вимоги необхідні для росту і розвитку лісових сукцесій.

Із ґрунту деревна рослинність використовує необхідні їй елементи живлення та вологу. Найкращий її розвиток можливий лише на ґрунтах, які забезпечують оптимальне засвоєння необхідних елементів живлення та вологи, при цьому важливе значення має достатня аерація ґрунту та відсутність в ґрунті речовин, які негативно впливають на ріст і розвиток деревостанів.

Пряма взаємодія вищих рослин з ґрунтом відбувається через кореневу систему, поглинаючи із ґрунту воду та засвоюючи необхідні елементи живлення. Як відомо, крім поглинання поживних елементів та вологи корені рослин виконують і ряд інших важливих функцій. Зокрема дослідженнями встановлено, що в кореневій системі дерев відбувається і синтез органічних сполук із вуглеводів утворених в листі шляхом фотосинтезу та мінеральних сполук, поглинутих з ґрунту. Крім того, коренева система відіграє роль механічного зчеплення рослин з ґрунтом, підтримуючи стовбури дерев у вертикальному положенні, особливо при сильному вітрі, в них зберігаються запаси поживних речовин.

В цьому контексті велике значення має об'єм кореневмісного шару ґрунту, з якого деревні породи засвоюють елементи живлення і вологу. При близькому заляганні щільних, важкопроникних для коріння гірських порід зменшується об’єм кореневмісного шару, погіршуються умови росту і розвитку дерев, підвищується схильність до вітровалів. Чим більший кореневмісний шар, тим більший об'єм ґрунту, з якого коренева система засвоює елементи живлення та вологу, тим стійкіші вони проти вітровалів.

У гірських умовах зустрічаються високостовбурні ліси високих бонітетів на малопотужних ґрунтах, що підстилаються на невеликій глибині щільними, але тріщинуватими гірськими породами. У цих умовах кореневі системи дерев проникають по тріщинах, розрос-таючись їх розширюють, сприяючи біологічному розпушуванню щільних гірських порід, їх перетворенню на уламки.Error: Reference source not found

Коренева система багатьох дерев володіє високою пластичністю і здатна змінювати свою будову залежно від ґрунтових умов місцезростання. В цьому відношенні показовою є сосна, яка формує глибоку і добре розвинену кореневу систему, із стрижневим коре-нем, який проникає в ґрунти на 2 - 3 м. На потужних кварцевих пісках, бідних елементами живлення, і при глибокому заляганні ґрунтових вод коренева система сосни набуває поверхневого розгалуження із сильно розвинутим поверхневим бічним корінням. Розвиток кореневої системи сосни зменшується і у міру переходу до сфагнових боліт. Близьке залягання ґрунтових вод знижує розвиток кореневої системи в глибину та зменшує об’єм кореневмісного ша-ру, що в кінцевому результаті призводить до зниження класу бонітету лісу.

Потужний горизонтальний розвиток кореневих систем сосни спостерігається в умовах посушливого клімату, де культура сосни носить острівний характер та приурочена до западин мезорельєфу. Розкопки показали, що горизонтальне коріння сосни розташову-ється близько до поверхні ґрунту, піднімаючись вгору по схилах западини, а в деяких випадках перегинають горбисту місцевість, опускаються в сусідню западину. Таке горизонтальне розростання коріння сприяє кращому використанню вологи атмосферних опадів, а в умовах напівпустелі – конденсованої вологи.

Пластичність кореневої системи спостерігається у дуба та інших порід. В сприятливих ґрунтових умовах місцезростання, на темно-сірих лісових суглинкових ґрунтах дуб формує потужну і глибоку кореневу систему. Стрижневий корінь проникає в ґрунт до 5 м, а іноді і більше. На піщаних ґрунтах, що підстилають суглинком на глибині 1,5-2 м, формує менш глибоку кореневу систему, форму-ючи сильно розгалужену систему у суглинку. Краще використання елементів живлення і вологи ґрунтового профілю відбувається вертикальним корінням, яке відходить від горизонтального. Менш розвинену кореневу систему має „боровий дуб”, що росте на потуж-них пісках, утворюючи досить розгалужену поверхневу кореневу систему, яка пристосована для найкращого використання вологи атмосферних опадів та елементів живлення лісової підстилки.

У звичайних умовах (вологих і сирих) ялина має поверхневу кореневу систему. Дослідження за її ростом і розвитком на чорнозе-мах показало, що в таких умовах вона формує глибокий стрижневий корінь.

У поглинанні з ґрунту води і засвоєнні елементів живлення бере участь не вся коренева система, а лише так звані зони поглинання розміщені на кінчиках коріння з кореневими волосками, розви-неними на їх поверхні. У несприятливих умовах поверхня коріння швидше покривається пробковим шаром, різко скорочується кількість кореневих волосків, що призводить до зменшення площі засвоєння корінням із ґрунту елементів живлення і вологи. Істотний вплив на розвиток кореневих систем деревних порід має і аерація ґрунту: вміст в ґрунтовому повітрі оксигену, вуглекислого газу та побічних продуктів анаеробного розкладання відмерлих рослинних і тваринних залишків (сірководню, метану, гідрогену і т.д.).

Якщо в ґрунтовому повітрі знаходиться менше 9-12% оксигену, ріст і розвиток більшості рослин пригнічується. Виключення становить чорна вільха та інші гідрофільні види, які можуть рости при дуже низькому вмісті у ґрунтовому повітрі оксигену та перезволоженні ґрунтів. Високий вміст в ґрунтовому повітрі вуглекислого газу також справляє негативний вплив на ріст дерев. Найкращі умови для їх росту і розвитку створюються тоді, коли вміст СО₂ в ґрунтовому повітрі не перевищує 1% за об'ємом. Особливо негативний вплив на більшість рослин справляє присутність в ґрунтовому повітрі сірководню. Виявлено що лише окремі види рослин, здатні переносити високу концентрацію сірководню (чорна вільха, таволга, болотяні мохи і ін.).

У ґрунті з достатньою аерацією створюються умови для розви-тку добре розгалуженої потужної кореневої системи. При недостат-ній аерації ріст коріння в довжину і їх галуження зменшуються, дрібні корінці не утворюються або швидко відмирають, створюється система товстих, коротких і слабо розгалужених корінців, що негативно впливає на розвитку всієї рослини.

Негативний вплив на будову кореневих систем має нестача в ґрунті фізіологічно доступної вологи, присутність токсичних з'єднань і інші несприятливі властивості ґрунту, які призводять до зменшення об’єму коріння яке може засвоювати елементи живлення та вологу, погіршуючи умови для росту і розвитку дерев.

На життєдіяльність кореневих систем лісових порід істотний вплив справляє глибина і тривалість промерзання ґрунту, її температура в період відтавання. Встановлено, що для розвитку кореневої системи необхідно, щоб температура ґрунту була вища 0°. Інтенсивний ріст коріння настає при температурі вище +5°. Слід враховувати, що багато лісових рослин володіють підсніжним розвитком. Ліщина квітне ще до сходу снігового покриву.

Потреба кореневих систем у вуглеводах, необхідних для утворення нових клітин коріння, синтезу складних органічних сполук, а також використання вуглеводів як енергетичного мате-ріалу для дихання і інших життєвих процесів. Існує тісна двосто-роння залежність між розвитком та активністю асиміляційного апарату крони дерев та кореневою системою. Недостатній розвиток крони та її асиміляційного апарату і синтез вуглеводів в надземній частині обмежує приток вуглеводів в кореневу систему, що приз-водить до послаблення росту та життєдіяльності кореневої системи, зменшуючи надходження в рослину вологи і елементів живлення.

Для нормального росту і розвитку деревних порід, окрім безперебійного постачання вологи, належної аерації ґрунту, відсутності токсичних сполук, велике значення має забезпечення рослин біологічно важливими елементами живлення, які засвоюються із ґрунту в різних кількісних співвідношеннях. Експериментальні дані кафедри ґрунтознавства Московського державного університету за результатами приросту стволової частини дозволяють розташувати деревні породи в наступний ряд в порядку зменшення засвоєння елементів живлення: ясен > в'яз > клен гостролистий > дуб > осика > липа > береза > ялина > сосна.

По класах віку деревостанів засвоєння елементів живлення нерівномірне. У більшості деревних порід (сосна, ялина, дуб) найбільше їх засвоюється у віці 21- 40 років, у берези в 1-10 років, у липи і осики до 70 років. Особливо велике значення це має при вирощуванні насаджень, які засвоюють найбільшу кількість елементів живлення у молодому віці. Від ступеня забезпеченості в цей критичний період значною мірою залежить життєвість і продуктивність деревостанів.

Про забезпеченість деревних порід елементами живлення не можна судити по їх валовому вмісту у ґрунті або материнській породі. Для такого висновку необхідно мати дані про динаміку рухомих або фізіологічно доступних елементів в ґрунті за вегетаційний період та вимоги деревних порід до ґрунтових умов.

За даними П. Б. Раскатова, сосна звичайна і акація жовта забезпечують найбільший приріст у висоту і формування листової маси, в травні, а дуб літній - з травня по червень. Тому імовірно можна розглядати як період максимального засвоєння ними більшості елементів живлення. Для успішного регулювання режиму нітрогену та зольних елементів деревними породами, важливо знайти шляхи безпосереднього визначення періодів найбільшого засвоєння елементів живлення лісовими породами протягом року.

Недостатній вміст фізіологічно доступної вологи, надмірне насичення ґрунту водою згубно впливає на більшість деревних порід, порушуючи повітрообмін оксигену в ґрунтовому повітрі і ґрунтовому розчині, забезпеченні кореневих систем оксигеном, призводить до затримки і навіть призупинення процесів мінералі-зації мертвої органічної речовини і доступності елементів живлен-ня. В результаті деревні породи відчувають нестачу доступних форм нітрогену і зольних елементів, порушуючи режим живлення. Крім того, в анаеробних умовах накопичуються закисні сполуки, шкідливі для багатьох деревних порід та газоподібні продукти у вигляді, сірководню і метану яким притаманна токсичність.

При лісорозведенні доводиться спостерігати негативний вплив на деревні породи легкорозчинних солей, особливо в зоні чорноземів і каштанових ґрунтів з випітним водним режимом, де осмотичний тиск ґрунтового розчину зростає до 300-400 атм. і рослини не можуть використовувати воду ґрунтового розчину, а високий вміст в ґрунтовому розчині солей спричиняє параліч продихів, що призводить до посиленої витрати води на транспірацію, затрудняючи забезпечення рослин водою.

В умовах лужної реакції (рН 8,5) загострюється питання з фосфатним живленням, оскільки фосфати кальцію мало доступні рослинам. По цій же причині зменшується доступність рослинам і феруму, що призводить до хлорозу в рослинах. Більшість деревних порід (дуб, сосна, ялина, модрина, береза) при вмісті сірчанокислого натрію 0,05 - 0,25%, відчувають негативний вплив на ріст і розвиток, а при 0,3% наступає їх загибель. Присутність в ґрунтовому розчині хлористого натрію в кількості 0,2% згубно впливає на ріст більшості деревних порід. Найбільш шкідливий вплив на деревні породи справляє присутність в ґрунтовому розчині соди, яка його підлуговує. При її вмісті 0,1% деревні породи відчувають пригнічення, а при 0,2% наступає їх загибель.

Кількість розчинних солей в ґрунті, при яких можливий задовільний ріст і розвиток деревних порід, можуть істотно коливатися. На солонцях і солонцюватих ґрунтах, крім близького залягання сольового горизонту, шкідливий вплив справляє ущіль-нений стовпчастий солонцевий горизонт, який володіє високою щільністю на незначній глибині, обмежуючи кореневмісний шар потужністю в 5-20 см. Тому на солонцях деревна рослинність зазвичай відсутня, або представлена низько бонітетними насаджен-нями дуба у вигляді низькорослих та покручених дерев.