РАЗДЕЛ 2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

Лекция 7. БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ, ЕГО СУТЬ И РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЛЕСОВ

7.8 Роль лесной подстилки в біокругообігу веществ в лесу

Лесная подстилка считается верхним генетическим горизонтом лесных фунтов, который образуется из ежегодно опадающих на поверхность фунту листьев, хвои, ветвей, цветов, семян, коры, плодов, шишек и т.д. Все это, как правило, в наших лесах не успевает разложиться за один год и накапливается в разной стадии разложения. И. И. Смольянинов считает, что название "лесная подстилка" происходит от того, что в прошлом крестьяне сгребали ее и использовали как подстилку для домашнего скота.

Лесная подстилка благодаря высокой скважности регулирует поступление воды в фунт и действует как теплоизолятор, регулируя тепловой режим почвы. Большая, еще не до конца изучена, действие лесной подстилки на накопление гумуса в почве, микроорганизмы и т.д. Установлено, что слабые растворы стимулируют развитие определенных видов микрофлоры, а других - подавлюють.

Показателей, которые характеризуют лесную подстилку, много, но выделяют два главных: свойства опада (его состав и масса) и особенности его расписания.

Лесная подстилка формируется за определенными закономерностями: в определенном возрасте она насаждения зарождается, накапливается, а после рубки древостоя быстро исчезает. В динамике ее массы можно выделить три периода: первый - когда подстилка интенсивно накапливается (ежегодная прибавка массы до 1 т*га^-1); второй - период максимальной массы (она стабилизируется); третий - период постепенного уменьшения массы на несколько сотен килограммов на 1 га ежегодно.

Период максимальной массы зависит от породного состава на сажание. В хвойно-лиственных насаждениях этот период наступает раньше чем у чистых, а масса подстилки будет меньше. В чистых лиственных (береза, осина) формирование подстилки несколько отличается от хвойных (сосна). Здесь подстилка сначала интенсивно накапливается, затем наблюдается растянутый во времени период стабилизации массы, после которого масса снова увеличивается. Процесс формирования подстилки связан не только с возрастом и составом насаждений, но и с полнотой.

Роль лесной подстилки в біокругообігу будет зависеть от стадии ее формирования и состав древесных пород. Можно дать приближенную оценку скорости разложения подстилки. И. И. Смольянинов считает, что при скорости расписания в 50% - следует считать подстилку такой, что очень быстро разлагается, при 25-50% - быстро разлагается, 15-25% - разлагается со средней скоростью, 5-15% - разлагается медленно, менее 5% - очень медленно. Если эти величины выразить через коэффициент а, то получим ряд величин в годах: меньше 2, 2-4, 4-7, 7-20, более 20.

Формирование лесной подстилки - это не простое увеличение ее массы. В подстилке происходят сложные процессы разложения и превращения органических веществ, которые заканчиваются полной их минерализацией. Все это наглядно показывают горизонты подстилки А₀¹; А₀²;₀³. В зависимости от скорости процессов разложения толщина этих горизонтов будет разной. Если скорость процессов значительная и подстилка вся состоит из хорошо разложенных веществ, то ее считают "гуміфікованою", но окончательная минерализация задерживается. Если же процессы происходят быстро и третий горизонт почти не заметен, то считают, что эта подстилка такая, что "минерализуется".

Самый простой метод определение хода минерализации - это сопоставление масс горизонтов подстилки. Осуществляется он методом сухого просеивания с вычленением трех фракций: более 5 мм, 5-1 мм и менее 1 мм. Первая фракция - не разложена, а третья - разложена органическая масса опада. Визуальный разделение подстилки на горизонты более субъективным.

Знание направления расписания подстилки требуется для оценки ее роли в біокругообігу элементов зольного питания и азота. Если подстилка быстро разлагается и минерализуется, то быстро освобождаются и элементы питания и поступают в минеральные горизонты почвы. Если же органические вещества накапливаются подстилки в виде напіврозкладеному или гуміфікованому, то процесс возврата элементов зольного питания и азота замедляется, а в ряде случаев - прекращается.

Одной из важнейших свойств подстилки является ее кислотность.

Годовой опад содержит в себе значительное количество кислых продуктов. И. И. Смольянинов приводит такие данные. В сосняка при массе опада в 4,2 т га^-1 в подстилку поступает 1,2 кг-экв кислот, в березняке при осадков в 2,8 т*га^-1 их поступает 1,3 кг-экв. Эти цифры значительные, потому что в гумусовому горизонте песчаной дерново-подзолистого почвы величина обменной кислотности составляет 35-40 кг-экв на 1 га.

Часто считают, что опад лиственных пород менее кислый чем хвойных. Это не соответствует действительности, потому что о кислотность судили по величине рН, а не абсолютных значениях.

Исследования кислотности подстилки в сосняке показало, что значительная часть кислых продуктов находится в водорастворимом состоянии. По мере разложения подстилки кислоты не накапливаются, а их количество уменьшается. Об этом свидетельствуют следующие данные: А₀¹ - 7,2 мг-экв*100 г^-1, А₀² - 3,5 мг-экв*100 г^-1, А₀³- 3,2 мг-экв*100 ^г-1. В подстилке кислых продуктов содержится меньше, чем в осадков. В осадков сосны 29,1 мг-экв против 7,2 в верхнем горизонте подстилки.

Расписание органических веществ в подстилке сопровождается изменением природы кислых продуктов. Кислотность уменьшается за счет действия водорастворимых бикарбонатов и снижением концентрации органических кислот. Чем быстрее разлагается подстилка, тем быстрее уменьшается в ней содержание кислых продуктов от верхнего до нижнего слоев.

В чистых березовых и сосновых насаждениях, по данным И. И. Смольянінова, кислотность верхних слоев подстилки заметно больше, чем у сосновых. В середине лета кислых продуктов в подстилке больше, чем весной и осенью. Это, очевидно, вызвано деятельностью микроорганизмов, которые летом активизируют свою жизнедеятельность.

Ежегодный опад обеспечивает поступление кислых продуктов, которых в лиственных насаждениях поступает столько, сколько содержится в подстилке, а из сосновых - 8-10% от содержания в подстилке.

Особый интерес представляет собой содержание элементов питания в подстилке. Свежий опад содержит в себе значительное количество зольных элементов, которые способны перейти в водную вытяжку, т.е. легко вымываются дождем. И. И. Смольянинов приводит данные относительно кальция, которого в осадков сосны бывает 7,0; у березы - 31,0; осины - 56,5; дуба - 23,5; клена - 41,0; липы - 37,5; рябины - 39,5; лещины - 54,0 мг-экв*100 г^-1. В большинства древесных пород обменные формы преобладают над водорастворимыми. Эти питательные вещества могут быть использованы, когда сверху ляжет свежий опад и с него начнут вымываться водорастворимые кислоты, которые и будут удалять обменные формы элементов, а сами при этом будут нейтрализоваться. В процессе разложения лесной подстилки освобождение кальция и магния сопровождается вторичным их закреплением путем перехода от водорастворимых до обменных форм.

В лиственных подстилках пород, которые разлагаются быстрее, накопление обменных форм в нижних горизонтах почти не наблюдается. В целом при разложении подстилки увеличивается емкость обмена, достигая 100 и более мг-экв на 100 г, проходит относительное накопление азота. В нижних слоях подстилки азот входит в негідролізуючий остаток.

Из свежего опада, богатого азот, последний вымывается, питает микроорганизмы и этим самым наращивает скорость разложения органики, уменьшает толщину подстилки. Иногда полностью исчезает нижней ее горизонт, то есть происходит минерализация подстилки. С этого получается практический вывод, что для ускорения кругооборота нужно, чтобы породы - примеси имели в своем осадков достаточное количество водорастворимого азота.

Проблема повышения продуктивности лесов требует управления процессами разложения лесной подстилки, накопления ее запасов, т.е. регулирование биологического круговорота в лесу.