РАЗДЕЛ 1. ЛЕСНАЯ ЭКОЛОГИЯ И ТИПОЛОГИЯ

Лекция 5. ЛЕС И ПОЧВА

5.3 Качественный состав гумуса и его значение для леса

Таким образом, процессы разложение органических остатков в лесной подстилке и поверхностном слое почвы тесно связаны с процессами их гумификации: в разных экологических условиях образование гумусовых веществ происходит с разной интенсивностью и в разных растительных зонах имеет свою специфику.

Так сложилось, что под термином "гумус" понимают разные вещи. С точки зрения экологического подхода, проработанного Мюллером еще в конце XIX ст., под гумусом понимают биологическую систему, которая включает органические вещества (микрофауну, микрофлору и т.п.), что взаимодействуют между собой, и биохимическую систему как совокупность различных химических соединений. Мюллер различает три основных типа лесного гумуса: мягкий, или "мулль", грубый гумус или "мор" и промежуточную форму, которая полученная название "модер". Мягкий гумус образуется в лиственных лесах при благоприятных гидротермических условиях и достаточном количестве основ в подстилке и грунте. Он характерен для бурых почв, быстро минерализуется. В составе такого гумуса преобладают бурые гуминовые кислоты.

Образование грубого гумуса типа "мор" происходит в хвойных лесах и вересковых зарослях. Оно проходит при недостатке основ и высоком содержании кремнезема. Этот гумус имеет кислую реакцию, он устойчив к воздействию микроорганизмов и минерализуется медленно. В результате медленной гумификации и минерализации образуется толстый торфовидний слой.

Гумус типа "модер" образуется в условиях достаточно быстрой минерализации органических остатков и не имеет оторфованого слоя. Его образованию способствует активность животных, что измельчают растительные остатки.

Лісівницьке значение основных типов лесного гумуса подробно освещается в дисциплине "Лесоводство". Здесь мы рассматриваем гумус с биохимической точки зрения. Образование и накопление специфических гумусовых веществ представляет собой основную часть превращении растительного опада, что в значительной степени определяет уровень плодородия почвы и другие свойства. Нужно иметь в виду, что процессы превращение органических остатков в гумусовые вещества идет медленно. Установлено (Кононова, 1976), что для образования запаса гумуса в однометровому слое почвы за счет ежегодного опада нужно 100-200 лет при коэффициенте гумификации 0,3. Фактически же коэффициент составляет 0,2-0,3. А данные углеродного анализа свидетельствуют, что гумус почвы образуется и тысячелетиями.

В состав почвенного гумуса входит довольно многочисленная группа органических соединений (Дюшофур, 1970). Наибольшее значение для почвы имеют фульвокислоты и гуминовые кислоты, представляют собой комплексы различной природы. Фульвокислоты могут быть растворимыми и нерастворимыми. Это - комплексы, образовавшиеся в бедном азотом, биологически неактивном среде. Гуминовые кислоты объединяют две большие группы: бурые гуминовые и серые гуминовые кислоты. Первая группа характерна для модера, а вторая - для черноземов. Чтобы аккумулированной в гумусе питательные вещества стали доступными для растений, гумус должен мінералізуватися.

Следует помнить, что процесс минерализации и гумификации - антагонистические. Гуміфікацію можно определить как сумму процессов синтеза, приводящие к образованию коллоидных компонентов гумуса, тратя на это продукты нарушения свежих органических веществ. Чаще формируются комплексы нерастворимых веществ. Гуминовые и фульвокислоты имеют примерно одинаковую природу, но последние - менее поляризованы. Они могут переходить одна в одну. Для лиственных лесов лучше иметь гумус с большей долей гуминовых кислот.

Процесс гумификации происходит более активно при менее кислой среде. Поскольку высшие растения потребляют только минеральные вещества, то процесс минерализации гумуса для них очень важен.

Благодаря ему и увольняются элементы питания, которые из почвенных коллоидов поступают путем ионного обмена до корней растений. Так происходит корневое питание.

Большое значение для леса имеет глубина почвы. От нее зависит ее плодородие. Кроме того, для деревьев должна быть возможность глубоко укореняться, а это обеспечивает не только устойчивое положение деревьев в пространстве, но и обеспечивает водой и элементами питания. Глубина почвы влияет на состав древесных пород, продуктивность леса и другие особенности. Факторами, которые ограничивают глубину почвы, являются: 1) твердые скалистые горные породы, плотные глины или суглинки, которые создают механическую преграду для корней; 2) водоносные горизонты, в которых устанавливается анаэробный режим; 3) засоление хлоридами и сульфатами горизонты почвы; 4) горизонты вечной мерзлоты.

В лесоводстве различают грунты мелкие - до 30 см; средние - до 60 см; глубокие - свыше 60 см. С увеличением глубины в лесных почвах возрастает: 1) общий запас питательных веществ; 2) влагоемкость, то есть количество воды, удерживаемой объему грунта; 3) бонитет древостоев.