РАЗДЕЛ 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РУБОК УХОДА

Лекция 2. ИЗМЕНЕНИЕ СРЕДЫ В НАСАЖДЕНИЯХ В РЕЗУЛЬТАТЕ РУБОК УХОДА

2.2 Изменение освещенности в результате рубок ухода

К. А. Тимирязев еще в конце XIX в. пришел к мысли, что на наиболее важный для зеленых растений процесс фотосинтеза влияют не все лучи солнечного спектра, а лишь те, которые поглощаются хлорофиллом. Исследованиями проф. Л.О.Іванова было установлено, что физиологически ценная радиация при различных типах естественного освещения оказалась слишком разной по ее количеству. Ее доля различна в прямом солнечном луче, рассеянном при чистом небосводе и облачном. Большинство древесных пород более продуктивно использует рассеянную радиацию.

При перпендикулярном падении лучей Солнца доля фотосинтетически-активной радиации (ФАР) меняется с его высотой над горизонтом. Так, при высоте 20-50° она составляет от 34 до 37%, а при высоте менее 20° - резко снижается, поскольку растет доля инфракрасного луча. С поднятием Солнца до высоты в полдень резко увеличивается количество зеленых лучей, которые практически не поглощаются хлорофиллом.

Проф. Л.О.Іванов установил, что при малых высотах Солнца почти вся энергия видимой части спектра поглощается хлорофиллом, а при высоте 20-25° (около полудня) почти 25% солнечной радиации хлорофилл не поглощает. То есть, около полудня часть радиации Солнца, которая особенно богата желто-зелеными лучами, легко пропускается хлорофиллом. Эти лучи вызывают перегрев листьев, а потому в ходе эволюции древесные растения приспособились к этому, чтобы уменьшить вред от перегрева. На рассеянное от небосвода и облаков освещение приходится значительно большая его продолжительность по сравнению с прямыми лучами. Древесные растения также приспособились к более полному использованию рассеянного света.

Интенсивность рассеянного лучей никогда не достигает уровня, который бы вредил хлоропластам, потому она редко составляет больше 1/3 от прямого. Кроме того, по своему составу рассеянный свет более благоприятен для растений, потому что доля физиологически активных лучей в нем составляет 50-60%, тогда как на прямые лучи при высоте солнца 50-70° приходится всего 37%. Рассеянный свет от небосвода хотя и составляет лишь 10 % от прямого, но ФАР в нем приближается к 90%, то есть, хлорофилл такую радиацию поглощает практически полностью. Таким образом, при освещении рассеянным радиацией ослабление его интенсивности компенсируется повышением физиологической качества, что позволяет растениям более экономно использовать энергию света.

Под полог леса проникают два вида солнечной радиации: прямая - в промежутки между листьями в случае прямого солнечного освещения и рассеянная - от неба и облаков, что поступает в те же промежутки между листьями, а также та, что проходит через листья и частично отбитая ими вниз. Прямая радиация образует так называемые "солнечные пятна" разной величины. По составу лучи в таких пятнах не отличаются от лучей на открытом месте, но их интенсивность значительно меньше. "Пятна" перемещаются в лесу вместе с движением Солнца, поэтому освещение какого места прямым лучом не бывает непрерывным. По сравнению с открытым местом оно длится не больше половины времени. При большом зімкненості крон продолжительность освещения под пологом леса прямыми лучами составляет не более 10% от возможного. Поэтому в зімкнених насаждениях под пологом царит рассеянный свет.

Исследованиями проф. Л. О. Иванова также установлено, что радиация под пологом лесных насаждений беднее физиологически активными лучами по сравнению с радиацией открытого места. Абсолютные величины этой радиации изменяются с изменением интенсивности солнечного освещения, но процентное отношение остается более-менее стабильным, в среднем равным 5%. Листья пропускает от 4 до 10% физиологически активных (голубых, красных и желто-зеленых лучей и 25-30% крайне красных и инфракрасных, которые не входят в состав ФАР. Как отмечают Х. Лир, Г. Польстер, Г. И. Фидлер (1974), ассимилирующий аппарат древесных растений пропускает сквозь себя до 48% солнечных лучей, среди которого преобладают зеленые лучи.

Поскольку поглощение радиации кроной дерева зависит при тех же световых условиях от степени развития листовой поверхности, т.е. от размера и густоты кроны, то вопрос развития крон для лісовода имеет большое практическое значение. При проведении рубок ухода определенное количество деревьев вырубается, поэтому нужно знать, через который срок времени и до каких размеров кроны деревьев, что остались для дальнейшего роста, разрастутся.

Проф. Л.О.Іванов пришел к выводу, что общее поглощение фотосинтетически-активной радиации кронами в лесу составляет 90%, что крона среднего деревья в сомкнутом насаждении поглощает определенное количество лучей, независимо от древесной породы при одинаковом количестве деревьев на 1 га. Л.О.Іванов предложил формулу для определение освещенности крон отдельных деревьев после проведения рубки ухода:

где я - освещения кроны, лк;

L - освещение открытого места, лк;

е - освещение пологом, лк;

N - количество деревьев на 1 га.

Исследованиями Г. В. Савиной и Н. В. Журавлевой (1978) установлено, что освещенность крон сосны на участках 21-летних лесных насаждений после прореживания увеличилась в 1,4-1,8 раза. Через год после рубки освещенность на поверхности почвы и на высоте 1,5 м была большей соответственно в 1,4-1,8 и 2,2-2,5 раза и в зависимости от степени сжижение древостоя по сравнению с контролем, где рубка не проводилась. Исследованиями установлено, что после рубки ухода освещенность как верхней, так и нижней части крон была значительно выше по сравнению с контролем, максимум освещение наблюдался с 9 до 12 ч. Проведенные через 7 лет после рубки замеры освещенности показали полное нивелирование величин, ибо за это время сосняк после рубки сомкнулся и в среднем задерживал 94-95% солнечного света.

Исследованиями Г. В. Савиной и Н. В. Журавлевой в условиях кленово-липовой дубравы показали несколько другой результат. Рубки ухода в 28 - летних насаждениях привели к активизации роста и развития древесных пород - спутников дуба, которые через 10 лет сформировали второй ярус. Кроме того, значительно разросся подлесок из лещины. Поэтому через 10 лет после рубки ухода освещенность здесь стала меньше, чем на контроле, где рубка не проводилась. На участках после рубки дуб оказался в "шубе". Освещенность под пологом пройденных рубками насаждений составляла 4,6%, а на контроле - 8,4% от освещенности открытого места.

Таким образом, рубки ухода способствуют проникновению лучистой энергии под полог насаждения и обеспечивают равномерное освещение крон деревьев, оставленных для дальнейшего роста. При умеренной интенсивности (17%) рубок в молодых сосняках освещенность увеличивается под пологом в 3,6, а при более сильном (24%) - в 4,3 раза. Со временем разница постепенно уравнивается.

В дубравах после проведение рубки освещенность была в 6 раз выше, чем на контроле, через 3 годы после рубки - в 4 раза ниже, чем без рубки за разрастания поросли.

Как итог, следует отметить, что рубки ухода увеличивают продолжительность фотосинтеза на 1-2 часа ежедневно за счет утреннего и после полуденного времени, когда доля ФАР наибольшая. Следовательно, рубки ухода существенно меняют внутренне-лесную ситуацию. Кроме освещения, меняются элементы микроклимата, почвенно-гидрологические условия, характер снежного покрова.