РАЗДЕЛ 2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

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

7.10 Активизация биологического круговорота питательных веществ лесохозяйственными мероприятиями

Интенсифицировать біокругообіг - значит активизировать процессы в его звеньях, а также снять воздействие тех причин, которые тормозят (пассивируют) соответствующие процессы (И. И. Смольянинов,1969). Это ускорит скорость возврата питательных веществ, увеличит емкость звена потребления, усилив питания растений.

Активаторами или пасиваторами могут выступать определенные вещества, процессы или мероприятия, своими последствиями меняют масштабы природных процессов круговорота между растением и почвой. Различают отдельные и общие активаторы и пассиваторы. Первые действуют в рамках какого-то звена біокругообігу, а вторые - влияют на показатели круговорота в целом. Влиять на кругооборот можно, изменяя внешние условия - температуру, освещенность, влажность, а также внутреннюю структуру и характер кругооборота, как целостной системы, изменяя соотношение, например, ресинтеза и потребления, гумификации и минерализации органических веществ и т.п. В целом же разделение активаторов и пасиваторів на отдельные и общие несколько условный, ибо действие отдельных факторов в какой-то степени влияет на кругооборот в целом. Изменение внешних условий всегда влияет на внутреннюю организацию кругооборота, а в ряде случаев активаторы в зависимости от их дозировки могут выступать как пассиваторы и наоборот.

Увеличение емкости біокругообігу за счет активации выгодных и пассивации невыгодных процессов указывает на диапазон разницы между фактической и потенциальной продуктивности леса, 3 достижениям науки и практики, технических возможностей лесовыращивания потенциальная производительность будет повышаться. Чем больше будет несоответствие насаждений условиям среды, тем больше будет диапазон несоответствия фактической производительности потенциальной.

Обязательным условием интенсификации біокругообігу является повышение его емкости в звене фунтовых преобразований, и особенно - в звене потребления, а это возможно лишь при условии надлежащей емкости элементов питания в почвенных звеньях біокругообігу. Чем меньше грунтовая емкость, тем более жесткие лесорастительные условия. В свою очередь это определяет и состав пород - здесь преимущества имеют чистые насаждения, при которых наблюдается меньше нагрузки на грунт.

И. И. Смольянинов (1969) подчеркивает, что уменьшение емкости біокругообігу в жестких лесорастительных условиях влияет на выживание отдельных древесных пород, их приспособления к этим условий. Так, на Нижнеднепровских песках, где высаживают сосну обыкновенную и сосну крымске, выявлено, что сосна обыкновенная - более продуктивная, поскольку может при меньшем потреблении питательных веществ давать больший прирост. Но сосна крымская - устойчивее из-за более экономного типа питания, хотя менее интенсивно создает древесную продукцию.

Емкость круговорота зависит и от потерь элементов питания, например азота. В этом случае целесообразно применять пассиваторы кругооборота. В лесных питомниках с этой целью целесообразно применять так называемую "серебряную" воду, которая при норме полива 3-5 л*м^-2 имеет положительное влияние в течение двух вегетационных сезонов.

Из общих активаторов біокругообігу в первую очередь следует отметить свет и тепло. Степень использование ФАР лесом лежит в пределах 1,0-1,5 %. Поглощение ФАР поверхностью листьев зависит от листового индекса, но до предела 4, после чего увеличение густоты лиственной поверхности не приводит к увеличению поглощения. Отсюда вывод: изменение густоты растений в лесу с целью активации біокругообігу имеет свои пределы, что определяются рациональной площади фотосинтетической поверхности. Это положение носит характер закона.

Действие тепла на ход біокругообігу проявляется в том, что основные элементы питания - азот, фосфор, калий (NРК) - при снижении температуры ниже 20°С поглощаются клеткой по-разному. При этом резко снижается потребление фосфора, несколько ослабляется поглощение азота и мало калия. Именно между содержанием калия в растениях и их морозостойкостью существует прямая корреляционная зависимость.

Существенный фактор влияния на производительность древостоев - аэрация лесных земель при их чрезмерном увлажнении. Переувлажнение приводит к пассивации біокругообігу за недостатка кислорода, ускорение процессов старения и отмирания всасывающих корней.

Активатором или пассиваторы біокругообігу может выступать и органическое вещество почвы. Гумусовые вещества благодаря содержанию оксихінонів, что акцентируют водород при окислении веществ, стимулирующих рост растений. Уже при концентрации 0,02-0,05% гумусовые кислоты ощутимо влияют на процесс амоніфікації. Считается, что стимулирующие вещества образуются на поздних стадиях гумификации. На ранних стадиях образуются вещества, которые подавляют рост растений. Поэтому мульовий гумус ускоряет біокругообіг. Как свидетельствует И. И. Смольянинов (1969), в Австрии при составлении проектов облесения земель формам гумуса придают особого значения.

Активаторами біокругообігу выступают различные ферменты, витамины, микроэлементы, гумусовые вещества, другие соединения. Пасиваторами біокругообігу есть органические кислоты (бензойная, галловая), полифенолы, антоцианы, пептиды, амиды, другие соединения. Но все эти вещества мы можем применять только в экспериментальных масштабах. В производственных же можно применять различные хозяйственные мероприятия, которые могут регулировать соотношение этих веществ.

Обычные лесохозяйственные и лесокультурные работы, которые широко проводятся в лесах Украины, также влияют на ход біокругообігу. Своевременно и качественно проведены рубки ухода, гидро - и фітомеліорація, создание лесных культур с своевременным и качественным уходом, улучшения породного состава древостоев - все это определенным образом связано с изменением основных параметров біокругообігу, что ведет к повышение продуктивности леса.

Известно, что рубками ухода можно повысить общую производительность: в чистых древостоях - на 3-5%, в смешанных - на 10-15%. Существенно рубки ухода улучшают породный состав смешанных древостоев, сортиментну структуру и увеличивают использование древесины с единицы площади леса. Но рубки ухода влияют положительно на процесс фотосинтеза и в определенной степени на ускорение біокругообігу. Исследований этого процесса проведено пока что мало. Установлены лишь некоторые закономерности в отдельных регионах Украины.

Выявление влияния рубок ухода на развитие листового аппарата в Тростянецкий дубравах на Сумщине показали, что уже на второй - третий год после рубки ухода экологические ниши заполняются отдельными породами (в первую очередь ясенем обыкновенным, кленом обычным) и в целом в зависимости от возраста годовой опад составляет 2,5-4,6 т*га^-1. Кусты дают опада не меньше, чем дерева. Происходит перераспределение массы опада, что, безусловно, меняет и характер кругооборота.

Прореживая насаждения рубкой ухода, мы уменьшаем плотность стояния деревьев, текущий прирост древесной массы. Впоследствии прирост увеличивается, достигая предыдущего. Продолжительность таких циклов составляет 3-6 лет, она зависит от степени сжижения. Слишком сильное сжижения может привести к расстройству насаждения, а недостаточное - к усыханию и отпада деревьев. И в первом, и во втором случае мы будем иметь снижение суммарного прироста массы. Больший прирост сосновых насаждений наблюдается при оптимальных параметрах біокругообігу, оптимальном почвенном питании деревьев.

В чистых 25-летних сосняках Славянского гослесхоза были проведены прореживания при разному ступени сжижения. При прореживании до 0,8; 0,7 и 0,5 масса лесной подстилки через 5 лет после рубки уменьшилось с 35 до 15т*га^-1, а опад за год - с 4 до 3 т*га^-1. Интенсивность біокругообігу при сильной степени сжижение изменилась настолько, что изменился его тип: от сильно заторможенного до заторможенного. Существенные изменения показателя кругооборота отмечены при переходе от полноты 0,8 до 0,7. То есть, чтобы существенно повлиять на движение массы лесной подстилки, нужно полноту в сосняке II класса возраста снизить до 0,7. Освобождение элементов питания с подстилки заметно увеличивается при прореживании по полноте 1,0 до 0,8.

При слабом перегнивания подстилки целесообразно применять ее шевеление. Этот процесс можно осуществить, наладив определенным образом трелевки деревьев с кронами. При шевелении улучшается аэрация почвы, а главным образом - режим питания растений. Лесная подстилка даже в хвойных лесах содержит до 0,8% азота, поэтому ускорение ее перегнивания имеет важное значение для питания растений. Опыты И. И. Смольянінова в Брянской области показали, что шевеления подстилки в первую очередь ускоряет освобождение калия. Азот, фосфор и кальций увольняются несколько медленнее.

Нужно иметь на виду еще одно мероприятие, которое улучшает условия для перегнивания лесной подстилки, повышает интенсивность разложения почвенного гумуса. Это достигается внесением свежего органического вещества, которая создает "эффект затравки". В питомниках - припахивания зеленой массы, а в лесных насаждениях - оставление на площади измельченных порубочных остатков и их перемешивание с подстилкой и минеральной фракцией почвы. Например, в Германии порубочные остатки не удаляются из леса при рубках ухода даже в сосняках. Это активизирует біокругообіг путем ускорения разложения подстилки.