Влияние засоленности и солонцеватости почвы на рост дре­весных и кустарниковых пород.

Почвы, в которых преобладают легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты, сода), расположе­ны в районах с неглубоким залеганием грунтовых вод или близ­ких к выходам соленосных пород. По степени засоленности их делят на два типа: солончаковые (собственно засоленные) и солонцы.

В солончаковых почвах легкорастворимые соли находятся в свободном состоянии, в растворе. В солонцах солей в верхнем горизонте нет, имеются большие количества натрия на поверхности почвенных коллоидов, что отрицательно сказывается на водно-физических свойствах почв. Засоленные почвы характе­ризуются низким плодородием, так как легкорастворимые соли, особенно в больших дозах, токсичны по отношению к древесным породам. Очень вредна для деревьев сода, которая нарушает физиологические процессы и способствует «коррозии» поверхно­сти корней.

Примечание. В первых трех группах виды расположены по степени нараста­ния свойства, в последующих — по степени убывания.

Присутствие в почве солей оказывает губительное действие на древесные породы. Существует группа растений-солелюбов (галофитов) на сырых солончаковых почвах и солончаках. К группе галофитов относятся: тамариксы волосистый, тонкокистный, поташник, соляноколосник.

По степени устойчивости к содержанию солей различают следующие растения:

солеустойчивые (тамарикс многоветвистый, четырехтычинковый, Палласа и др.);

наиболее солевыносливые (лохи узколистный и крупноплод­ный, вяз мелколистный, ясень зеленый, береза киргизская, жи­молость татарская, смородина золотая, свидина красная, сак­саул черный, джузгун);

солевыносливые (дуб черешчатый ранораспускающийся, гру­ша лесная, клены полевой и татарский, вяз гладкий, берест, боя­рышник, крушина слабительная, айлант, софора японская, белая акация и др.);

слабосолевыносливые (ясень обыкновенный, шиповник, шелюга, сосны крымская и приморская, можжевельник виргинский и ка­зацкий, тополь черный, осина, инжир и др.);

очень слабосолевыносливые (орех грецкий, лиственница си­бирская, ивы белая и вавилонская).

Солонцеватость почв отрицательно влияет на рост растений, что связано с недостатком влаги, высокой щелочностью поч­венного раствора и неглубоким залеганием легкорастворимых солей. Породы, которые хорошо переносят засуху, одновременно солевыносливы, успешно выдерживают засоленность почв (в ле­состепи дуб черешчатый, груша лесная).

Роль и типы лесной подстилки. Лесная подстилка — это на­почвенный слой из продуктов опада ярусов биоценоза. В лесу ежегодно отмирает и опадает большое количество органической массы: листья, хвоя, ветви, мертвые семена, кора и стволы де­ревьев. Вместе с отмершими травянистыми растениями и их корневищами лесной опад представляет собой органические пи­тательные компоненты почвы. По мере концентрации лесного спада на поверхности почвы в течение нескольких лет образует­ся лесная подстилка. Ежегодно на 1 га поверхности почвы опа­дает 3—6 т органической массы. Ее количество находится в прямой зависимости от плодородия почвы, типа леса, состава, возраста, сомкнутости древостоя. Например, в еловых и сосновых лесах ежегодно опадает 3-4 т/га органической массы, в пих­товых- 3-6, в лиственных – 4-5, в дубовых -3-7т/га, в буко­вых- 4-12 т/га. Максимальный опад приходится на период наибольшего количественного прироста, который наблюдается в возрасте жердняка и средневозрастном насаждении.

Лесная подстилка имеет огромное почвообразующее значе­ние. Она защищает почву от уплотнения, иссушения и промер­зания, влияет на естественное семенное возобновление, рост и продуктивность леса, имеет высокую водопроницаемость, накап­ливает большие запасы влаги.

Лесная подстилка состоит из нескольких слоев. Верхний ее слой включает свежеопавшие листья, хвою, ветви, кору, семена и др. Ниже расположен слой из полуперегнившего опада, где можно различить форму игл, отдельных листьев. Еще ниже на­ходится слой, включающий перегнивший опад, или гумус. В его составе углеводы, лигнин, протеин, масла, воск, танниды, смолы и др. Различают мягкий гумус (мулль), модер и грубый гумус (мор).

Гумус определяет почвенное плодородие, содержит основные элементы питания растений. При разложении его под дейст­вием микроорганизмов питательные вещества становятся доступ­ными растениям. С содержанием гумуса в почве связаны ее водные и тепловые режимы, биологическая и биохимическая ак­тивность, миграция в почвенном профиле продуктов почвообразо­вания и др. Количество гумуса в почве — характерный генетиче­ский и классификационный признак для определения типов почв. Вместе с тем каждому типу почвы свойствен определенный ка­чественный состав гумуса.

Мягкий гумус (мулль) имеет нейтральную или слабокислую реакцию и содержит большое количество питательных веществ. Образуется в результате разложения опада широколиственных пород и кустарников (ясеня, граба, липы, клена, бузины, лещины и др.). В разложении этого опада принимают участие дождевые черви, микроорганизмы, бактерии, грибы. На богатых влажных почвах при плотности 30 тыс. дождевых червей на 1 га они мо­гут переработать за сезон 1,5 т листвы, смешивая их с 15 т сухой земли. В среднем их экскременты достигают 25 т/га в год. На бедных сухих почвах обитают мелкие белые черви, схожие по типу питания с дождевыми, - энхитреиды. Они также активно участвуют в образовании мулля. Подстилка богата азотом и зольными веществами. Кислотность мягкого гумуса (рН) 6,0— 7,5. Это самые лучшие почвы для произрастания насаждений, в покрове которых встречаются ясменник, сныть, копытень, лан­дыш, крапива двудомная, майник, кислица.

Модер распространен в основном в континентальном клима­те. Образуется в результате опада лиственных или смешанных хвойно-лиственных насаждений. В условиях модера формиру­ется устойчивая лесная подстилка, разложение которой проис­ходит медленно. Реакция почвы слабокислая (рН 5,5—4,0).

Грубый гумус образуется в хвойных насаждениях (сосняках и ельниках), на бедных почвах, в условиях анаэробного разло­жения грибов при участии анаэробных бактерий. Недостаток кислорода замедляет процессы образования и минерализации гумуса, в результате на поверхности почвы накапливается слой слаборазложившихся органических остатков — грубый или кис­лый гумус. Реакция грубого гумуса кислая (рН 3,0—4,5).

Грубогумусовые почвы отличаются низкой производительно­стью. В их покрове присутствуют черника и брусника. В лесах с грубым гумусом чувствуется запах плесени. Преобладание гру­бого гумуса в насаждении — отрицательное явление, задержи­вающее продуктивность лесов. Поэтому ускоряют разложение лесной подстилки рыхлением; известкуют почвы и вносят дру­гие удобрения; создают смешанные насаждения; изреживают лес для увеличения доступа тепла и влаги к почве, осущест­вляют частичный сбор подстилки.

При разложении гумуса происходит распад органических остатков на воду, углекислоту и минеральные вещества, кото­рые являются источником минерального питания растений. В ре­зультате деятельности микроорганизмов белковые вещества разлагаются и происходит выделение азотной и азотистой кис­лот. Эти кислоты, реагируя с основаниями, образуют аммоний­ные соли, нитриты и нитраты, которые являются источником азотного питания растений.

Процесс окисления аммиака до азотной кислоты называют нитрификацией. Почвы, в которых происходит нитрификация, отличаются высоким плодородием. В их покрове всегда присут­ствуют иван-чай, крапива, малина, одуванчик.

Скорость разложения подстилки зависит от температуры почвы, влажности воздуха, его доступа. При низкой температу­ре разложение протекает медленнее, чем при высокой. Недоста­ток или избыток влаги также замедляют разложение подстилки.

Влияние леса на почву. Различные древесные породы, произ­растающие в одинаковых лесорастительных условиях, оказы­вают неодинаковое влияние на скорость разложения лесной подстилки и биологический круговорот веществ.

Влияние насаждений на лесорастительные свойства почв за­висит от их породного состава, возраста, сомкнутости полога, структуры древостоя, а также от генетических особенностей почвы. Например, наибольшее содержание гумуса наблюдается в гумусовом и подзолистом горизонтах березовых и лиственнич­ных лесов, наименьшее - в еловых, так как опад березы и лист­венницы при хорошо развитом напочвенном покрове и подлеске быстрее разлагается, чем опад ели. Кроме того, в разложении этого опада активно участвуют микроорганизмы и черви, а в разложении опада ели - грибная микрофлора. В ельнике с при­месью сосны содержание гумуса также выше, чем в чистом. В 30-летнем сосняке-кисличнике с редким напочвенным покро­вом и без подлеска содержание гумуса в горизонте А₁ (0-10 см) ниже, чем в 60-летнем, где хорошо развит подлесок и напоч­венный покров.

Береза в сосновых насаждениях улучшает водно-физические и химические свойства почвы. Например, в 20-30-летних бере­зовых биогруппах в сосновых насаждениях в аккумулятивно-под­золистом горизонте гумуса на 18%, азота на 14% и подвижного калия на 7% больше, чем в чистых сосновых насаждениях. При­месь березы повышает степень насыщенности почвы основания­ми и снижает ее кислотность.

Различают почвоулучшающие и почвоухудшающие древесные породы. К первым относят те, лесной опад которых образует слабокислый или нейтральный гумус (ильмовые, ясень, клен, ольха, береза и др.). Опад почвоухудшающих пород превраща­ется в грубый гумус (осина в спелом возрасте, дуб, бук, хвой­ные, кроме лиственницы). Однако проточная влага в почве и хо­рошая аэрация способствуют смягчению гумуса.

В то же время избыток застойной влаги, недостаток тепла, плохая аэрация приводят к образованию кислого гумуса в на­саждениях с преобладанием почвоулучшающих древесных пород. Лес создает подзолистую почву, одновременно являясь следст­вием этой почвы. При дерновом почвообразовательном процессе разлагается дернина. В результате под действием различных кислот образуется перегной с азотом и зольными элементами. Все эти сложные химические процессы происходят в почве и за­висят от характера лесной растительности.

Микоризы и бактерии. Микоризы и бактерии имеют важное значение в питании растений. Микориза — это сожительство кор­ней высших (хлорофилльных) растений с почвенными грибами (бесхлорофилльными). Грибы, поселяясь то на внешней поверх­ности корневых окончаний (экотрофная микориза), то проникая внутрь коры (эндотрофная микориза), получают из клеток рас­тения необходимые им безазотистые вещества. А корень полу­чает из гриба азотистые соединения — источник питания расте­ний. Этот тип питания называют микотрофным. Он свойствен для бука, дуба,ясеня, граба, сосны.

Под влиянием микроорганизмов (бактерий, грибов, простей­ших) происходят процессы минерализации органического опада до образования минеральных солей, восстановление солей азот­ной кислоты до образования свободного азота (денитрификация).

Растения потребляют зольные элементы и азот из органиче­ских веществ почвы. При свободном доступе воздуха под влия­нием аэробных бактерий органическое вещество разлагается и происходит быстрый и полный распад органических остатков. Так образуются муллевые почвы. При плохом доступе воздуха органические вещества разлагаются под влиянием анаэробных бактерий и грибов. Так образуются грубогумусовые почвы.

Азот в лесных почвах. Лесная подстилка — основной источ­ник азотистых соединений, необходимых для роста и развития растений. Увеличение азота в гумусе улучшает продуктивность леса. Древесные растения получают азот из почвы в виде нитри­тов (солей азотной кислоты) и аммиачных солей разных кислот.

Азот поступает в почву в основном из разлагающихся рас­тительных остатков. Интенсивность их разложения зависит от состава леса, лесной фауны, почвенных и климатических усло­вий. Мягкая подстилка обогащает почвы азотом, сохраняет и повышает ее плодородие. Быстро разлагаясь в подстилке, орга­нические вещества поступают в гумусовый и подзолистый гори­зонты, за счет чего повышается содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов.

В присутствии органического вещества глинистые почвы становятся более рыхлыми и доступными для проникновения воздуха, песчаные - связанными, способными удерживать ат­мосферные осадки. Наибольшее содержание азота в гумусовом горизонте почвы наблюдается в березовых, дубовых и листвен­ничных лесах, так как эти породы вовлекают в биологический круговорот гораздо больше азота, чем ель и сосна.

Органические остатки, разлагаясь под воздействием бакте­рий, выделяют до 30 кг/га азота в год. Около 5 кг/га азота по­ступает через осадки из воздуха. Одну часть воздушного азота усваивают свободные бактерии (до 7-10 кг/га в год), другую — клубеньковые азотусвояющие грибы, обитающие на корнях оль­хи, и клубеньковые бактерии на корнях акации, люпина и др. Азот из органических остатков выделяется в виде нитратов под влиянием света и катализаторов-—оксидов алюминия, кремния, цинка и др. Часть этого азота усваивается с помощью микориз — грибных образований на корнях, которые весной проникают в ткани и клетки корневых окончаний. Корешок окутывается грибным чехликом, отмирающим к осени. Проникший в ткани мицелий снабжает растения водой и содержащимися в ней пи­тательными веществами, способствуя дополнительному ветвле­нию корней, разрушает гумус почвы и превращает его в соеди­нения, доступные деревьям, защищает растения от проникнове­ния токсичных веществ из почвы. Сеянцы дуба и сосны в степ­ных условиях, например, лучше приживаются и растут при наличии на корнях микориз.

Запасы минеральных веществ в почве можно регулировать своевременным проведением лесохозяйственных мероприятий: •обработкой почв, внесением удобрений, дренажем заболочен­ных почв, смешением древесных пород, уходом за лесом, лесо- водственно обоснованными способами рубок леса, очисткой ле­сосек и др. Все эти мероприятия улучшают микробиологические процессы, происходящие в почве. Так, изреживание хвойных на­саждений способствует резкому уменьшению количества вред­ных грибов и увеличению количества полезных бактерий.

Примесь березы (20-30%) в сосновых насаждениях воздей­ствует на интенсивность разложения опада. Годовое разложе­ние подстилки в смешанных березово-сосновых насаждениях достигает 23-37%, а в чистых сосновых- 12-20%. Таким об­разом, береза в сосновых насаждениях ускоряет круговорот питательных элементов в системе почва - лес - почва.

Круговорот азота и зольных элементов. Лесная раститель­ность ежегодно возвращает в почву часть полученных из нее; элементов питания. За период существования насаждения одно' и то же количество питательных элементов совершает кругово­рот: почва – деревья- опад - лесная подстилка- почва. Лес отдает почве азот и зольные вещества и потребляет их в необ­ходимых количествах из почвы. Происходит биологический кру­говорот азота и зольных элементов (рис. 44).

Рис. 44. Приход и расход питательных веществ, кг/га

Хвойные древесные породы меньше поглощают минеральные вещества, чем лиственные. Кроме того, их потребление одной древесной породой зависит от почвенных условий. На бедной почве растения меньше потребляют минеральных веществ, чем на богатой. Интенсивность биологического круговорота проис­ходит неодинаково и зависит от климата и почвы, возрастая по- мере удаления от северных районов в южные.

В практике лесного хозяйства имеются примеры, когда из; леса удаляют деревья с кронами, хвою перерабатывают на хвойно-витаминную муку. В связи с этим возникает необходи­мость возместить биологические потери в общем круговороте- веществ. Изъятие деревьев в период рубок главного пользова­ния не приносит заметных изменений в круговорот азота и золь­ных элементов, так как на одном месте это происходит 1 раз за- оборот рубки. Сбор лесной подстилки, заготовка хвойной лапки,, а также лекарственного сырья и других компонентов лесной среды строго регулируются.

Велика роль леса в почвообразовании. В таежных лесах с холодным климатом и обильными осадками, где преобладают хвойные деревья, а в напочвенном покрове мхи, усиливается подзолообразовательный процесс. В засушливый период, когда наблюдается интенсивное испарение, в почве образуется плот­ный слой, именуемый ортзандом. Эта корка нарушает дренаж и препятствует проникновению корней, что впоследствии приво­дит к понижению продуктивности лесов.

Процесс оподзоливания усиливается после пожаров, сплош­ных рубок, снятия лесной подстилки, выкашивания трав. Появ­ляются новые травы, менее требовательные к почвам. Мулль сменяется модером, а затем и мором. В биохимических процес­сах освобождаются кремнезем и оксид алюминия. Дуб в этих случаях уступает место березе; появляются вереск, черника, а затем и они пропадают.

К деградации почв может привести оподзоливание, проис­ходящее при замене лиственного леса чистым еловым. При этом лесная подстилка трудно разлагается из-за лигнина, образуется мор. В результате сочетания процессов оподзоливания и болотообразования, которые протекают при временном избыточном увлажнении и определенной плотности и водонепроницаемости материнской породы, формируются почвы болотно-подзолистого типа и возникает глеевый горизонт серого цвета с полным вы­щелачиванием железа. В напочвенном покрове появляются осоки, кукушкин лен и сфагнум.

В лесостепной зоне выделяют светло-серые, серые и темно- серые лесные почвы. Обилие здесь перегноя объясняется огром­ной массой органических веществ, интенсивной биологической деятельностью, наличием минеральных коллоидов, предохра­няющих гумус от разложения микробами. Корни злаков, раз­лагаясь, восстанавливают минеральные элементы почвы. Уста­навливается замкнутый круговорот гумус — растение.

Таким образом, почва и лес, влияя друг на друга, изменяют­ся по структуре и качеству. Находясь в постоянном взаимодей­ствии, лес и почва представляют неразрывное единство, обус­ловливающее состав, продуктивность и устойчивость насажде­ний. Ускоряя или замедляя разложение лесной подстилки, обо­гащая состав леса введением новых древесных пород и кустар­ников, лесовод может либо препятствовать подзолообразователь- ному процессу, либо улучшать условия среды.

Несоблюдение лесоводственных правил, особенно во время рубки леса и после нее, приводит к отрицательным последст­виям, одним из которых является заболачивание почвы. Забола­чивание чаще всего происходит в результате вырубки леса. На сплошных вырубках и гарях огромная масса осадков, задержи­ваемая ранее древесным пологом, проникает в почву, и происхо­дит ее энергичное выщелачивание. Образуется подзолистый слой толщиной до 30 см, под которым откладывается красно-бурый «ортштейн, не пропускающий воду. В почве накапливается вода. Так как отсутствуют деревья, почвенная влага не расходуется на транспирацию, объем ее увеличивается. Так образуется бо­лото. С увеличением влажности ухудшается воздушный режим почв и облесенных территорий, снижается рост насаждений и их продуктивность. Лесная почва может заболачиваться также в результате выхода ключей на поверхность, разрастания по пе­риферии имеющегося сфагнового торфяника.

Обратный процесс — осушение — осуществляют при проведе­нии лесомелиоративных работ, после чего прирост сосняков и ельников возрастает в 5—8 раз, а запасы древесины достигают 400 м³ на 1 га вместо 50—80 м³ до осушения. К возрасту спело­сти резко улучшается также сортиментная структура леса.

Плодородие лесных почв. Плодородие почвы — это способ­ность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле. Плодородная почва имеет пори­стую структуру, проницаема. Важным фактором, определяющим плодородие почвы, является наличие в ней химических элемен­тов— азота, фосфора, калия, магния, микроэлементов. Совокуп­ность элементов, свойств и организмов обусловливают степень плодородия почв.

Продуктивность насаждений в горных условиях зависит от мощности почвы и крутизны склонов. Для крутых склонов ха­рактерны мелкие, для склонов средней крутизны - среднемощные, а для пологих - мощные почвы.

Плодородие почвы зависит от ее структуры. Песчаные, су­песчаные и подзолистые почвы бесструктурные. Серые лесные и бурые, а также перегнойно-карбонатные имеют хорошую струк­туру.

Плодородие почвы и продуктивность лесов зависят от аэра­ции почвы. Аэрация, или насыщение почвы кислородом, проис­ходит при охлаждении почвы, так как в это время атмосферный воздух втягивается в почву, нагревается в ней и выделяется, обогащенный углекислотой. Уплотнение почвы снижает аэрацию. Если в почве менее 9—12% кислорода или более 1% углекислого газа, растения испытывают угнетение.

Засоленные почвы — солончаки, солончаковые почвы и со­лонцы — обладают низким плодородием. Низкое плодородие имеют также солоди и осолоделые почвы, занимающие 0,5% территории СССР. Некоторые древесные породы обогащают почву атмосфер­ным азотом (ольха, желтая акация). Подлесочные породы (кус­тарниковые) улучшают ее плодородие. Но некоторые древесные породы, например ель, осина, в старом возрасте отрицательно влияют на почву, усиливая процесс оподзоливания. Однако этот вывод нельзя считать абсолютным.

По данным С. В. Зонна, на выщелоченных черноземах лесостепи за 100 лет произрастания ель не только не оподзолила, а, наоборот, даже улучшила свойства почв и повысила их производительность. Чтобы предупре­дить снижение плодородия почвы, в северной части лесной зоны создают смешанные елово-березово-ольховые насаждения, а так­же вводят подлесочные лиственные породы — рябину, липу. К потере почвенного плодородия, развитию эрозии, ухудше­нию естественного возобновления древесных пород приводят также нарушения строения почвы (сдирание напочвенного по­крова во время лесозаготовок, вытаптывание почвы при неупо­рядоченной пастьбе скота и повышенных рекреационных на­грузках).

Повышают плодородие почв хорошая обработка; внесение органических удобрений в сочетании с минеральными, снегоза­держание, мелиоративные мероприятия, подбор культур, устой­чивых к засолению и уплотнению почв, залужение сенокосных и пастбищных угодий и др. Лесоводы Белорусской ССР для по­вышения продуктивности сосняков подсевают люпин (рис. 45). Для улучшения структуры почвы применяют известкование. Аэрацию почвы в лесу сохраняют путем регулирования пастьбы скота, устройства прогулочных троп, площадок для игр, кост­ров - все это предотвращает уплотнение почвы в лесу.

Рис. 45. Приход и расход питательных веществ насаждением, кг/га: 1 — без люпина; 2 — с люпином (а — возвращено в почву; б — извлечено из почвы в воздуха; в — удержано растениями)