Глава 17. Эколого-биологические основы выращивания лесных культур

17.1. Теоретические основы выращивания смешанных культур

При создании лесных культур необходимо стремиться вырастить высокопродуктивные насаждения, определенного целевого назначения, эффективно используемые плодородие почв, солнечную радиацию, с также имеющие благоприятные взаимоотношения культивируемых растений и их положительное воздействие на экологию. В большинстве случаев это достигается путем создания смешанных культур.

Величина продуктивности и качество смешанных насаждений зависят от условий географической среды, почвенного плодородия, характера взаимоотношений между высаженными древесными породами. Характер и исход взаимодействия определяются в первую очередь условиями внешней среды и биоэкологическими особенностями древесных пород. Другими словами, межвидовые взаимоотношения являются результатом различного характера ассимиляции разными древесными породами источников их существования: света, тепла, влаги, минеральных и органических веществ в почве, углекислоты воздуха и почвы, кислорода в почве и др.

Древесные породы не сходные по своей биоэкологии, по-разному используют среду обитания и различно изменяют условия внешней среды в процессе своей жизнедеятельности. Различие или сходство в процессе обмена веществ и энергии определяет характер взаимосвязи между древесными породами. Эти взаимосвязи могут быть антагонистическими и в то же время в определенной мере благоприятными для другой породы или же отношениями взаимного или одностороннего благоприятствования с наличием на от­дельных этапах конкуренции за факторы жизни (К.Б. Лосицкий, B.C. Чуенков, 1973).

Акад. В. Н. Сукачев (1946) сформулировал сущность взаимосвязей между древесными породами, указав, что эти две противоположности - угнетение растений в процессе жизненной конкуренции и благоприятствование одних другим - неотделимы друг от друга и диалектически составляют между собой единое целое. В.Н. Сукачев различает благоприятное влияние двух видов: полезность сближенности растений и положительное влияние одних растений на другие в процессе их жизнедеятельности через выделения растений или через изменение среды в лучшую сторону вследствие накапливания продуктов жизнедеятельности. Помимо условий внешней среды и биоэкологии древесных пород, характер взаимовлияния зависит также от экологических форм породы или отдельных популяций, от наследственных особенностей деревьев.

222-223

При совместном произрастании древесных пород имеют значение следующие свойства: потребность в свете, воде и минеральных элементах питания, способность быстро усваивать их; развитие корневых систем (тип, мощность, глубина распространения). Весьма существенно различие в сроках поступления минеральных веществ в растение, т.е. сезонный режим в питании растений. Для проявления определенных, присущих только данному виду, жизненных свойств необходимы соответствующие условия среды, без которых эти свойства проявиться не могут. Следовательно, основой проявления тех или иных свойств являются условия внешней среды, которые в то же время влияют на изменение биоэкологических особенностей культивируемых видов.

Знание климатических и почвенных условий важно для определения степени соответствия их биоэкологическим особенностям древесных пород и насаждений, и для прогноза процессов биосинтеза, а отсюда — возможной продуктивности насаждений. При надлежащем сочетании древесных пород обеспечивается наиболее эффективное использование почвенного плодородия и происходит улучшение лесорастительных условий.

Таким образом, при создании смешанных лесных культур важно правильно подобрать породы с учетом их биологических особенностей, характера взаимовлияния между высаженными видами и влияния создаваемых насаждений на почвенную экологию. В смешанных насаждениях взаимовлияния древесных растений зависят от почвенно-климатических условий, сочетания (состава) пород, их размещения и возраста. Подбор видов древесных пород по экологическим требованиям, соответствующим данным почвенно-климатическим условиям, не всегда обеспечивает создание полноценных насаждений. Это объясняется тем, что в смешанных насаждениях проявляется особая закономерность, которую проф. М.В. Колесниченко называет «соответствием растений друг другу при совместном произрастании». Взаимоотношения растений в смешанных насаждениях очень сложны, находятся в тесной зависимости от условий среды и проявляются в многообразных формах взаимных влияний. Степень обоюдного влияния зависит как от способности одного растения изменять среду, так и от чувствительности другого к этим изменениям.

Все формы взаимовлияния в лесных ценозах разделяют на 5 групп: биохимическое, биофизическое, биотрофное, физиологическое, механическое.

Биохимическое (аллелопатия) - взаимное влияние растений путем выделения в окружающую среду физиологически активных веществ. Аллелопатия осуществляется посредством прижизненного обмена корневыми выделениями в почве, листовыми (летучие эфирные масла) - в окружающем воздухе, путем накопления в почве продуктов анаэробного метаболизма, токсинов, образующих при перегнивании остатков корней и опада, метаболитов грибов и бактерий. Биохимическое взаимовлияние надземной части растения в смешанном насаждении проявляется путем влияния листовых выделений одних пород на фотосинтез других. Например, сближенное размещение ясеня обыкновенного, осины, вяза и акации белой влияет на дуб отрицательно, а липы и гледичии - положительно.

Биофизическое взаимовлияние проявляется в изменении растениями условий внешней среды. Так, доступ света и тепла уменьшается при затенении растений с боков, особенно сверху.

Биотрофное влияние проявляется в основном в почве в процессе потребления и возврата растениями в нее элементов питания.

Рис. 58. Однобокое развитие кроны сосны вследствие охлестывания ее березой. Возраст культур 19 лет

Механическое взаимовлияние проявляется в виде трения стволов и ветвей разных деревьев, что приводит к образованию ран и сухобочин. У деревьев одних и тех же видов иногда наблюдается срастание органов (корней, ветвей, стволов). В этом случае питательные вещества и влага могут перераспределяться из одного растения в другое. Такое взаимовлияние относят в группу физиологических.

Взаимовлияния между высаживаемыми древесными породами могут меняться с изменением лесорастительных условий. Например, при выращивании сосны с березой на дюнных песках береза отстает в росте и благоприятно влияет на рост сосны. В сосново-березовых культурах на богатых и свежих почвах береза рано начинает обгонять и охлестывать сосну, растущую в соседних с ней рядах (рис. 58).

При сильном перерастании сосны березой в примыкающем ряду у сосны нарушается саморегуляция водного режима, замедляется рост, т. е. несмотря на благоприятные эдафические условия в

224-225

данном случае преобладает отрицательное биофизическое и механическое влияние березы (В.К. Попов, 1977). В зависимости от величины различий в высотах проф. В.К. Попов выделил 3 фазы влияния березы на сосну: 1 - положительное влияние (береза не превышает по высоте сосну); 2 - нейтральное (береза превышает сосну по высоте на 5.. .25 %). В этом случае может быть положительное и отрицательное влияние березы на сосну; 3 - отрицательное влияние (береза превышает сосну на 20...25 % по высоте). Начало фазы нейтрального влия­ния определяет срок проведения первого лесоводственного ухода. Основным ориентиром при этом может служить разница в высотах, которая не должна превышать 20 % после смыкания культур.

Совместное произрастание сосны и ели с березой при порядном смешении приводит в благоприятных условиях к значительному торможению роста и усиленному выпадению хвойных пород. Хорошим компонентом для сосны и ели являются вяз, липа, дуб, клен остролистный и др. (рис. 59).

Рис. 59. Взаимовлияние древесных пород при их совместном произрастании

Успешность роста смешанных культур зависит от характера взаимовлияний не только надземной, но и подземной части растения – корней. Их взаимовлияния могут быть антагонистическими и благоприятными. Корневые системы в смешанных насаждениях обычно проникают в почву значительно глубже, чем в чистых, а при правильном подборе древесных пород распределяются в ней более равномерно. Под смешанными культурами почвенные горизонты заполнены корнями в 1,5...2 раза больше, чем под чистыми. Так, в 33-летних сосново-березовых насаждениях, произрастающих на серых почвах Бузулукского бора, общая масса корней сосны оказалась на 65 % больше, чем в чистых насаждениях. Корни разных древесных пород могут сближаться между собой или отходить друг от друга при совместном произрастании. Например, корни липы, клена остролистного приближаются к корням дуба, который хорошо растет в окружении этих пород. При сближенном расположении дуба и акации белой, сосны и осины их корневые системы расходятся, и акация угнетает дуб, а осина - сосну.

Древесные породы имеют сезонные ритмы поглощения и выделения питательных веществ. Максимумы и минимумы поглощения и выделения фосфора у разных древесных пород наблюдаются в разные сроки вегетационного периода. Так, у дуба максимум поглощения фосфора был отмечен в начале июня, тогда как у липы в это время происходило наибольшее выделение его в окружающую среду. Максимальное поглощение фосфора у липы оказалось в июле, а у дуба в это время оно резко снизилось.

Взаимовлияние ясеня обыкновенного и дуба черешчатого в культурах на свежих серых лесных суглинистых почвах, оподзоленных и обыкновенных черноземах (свежие дубравы) зависит от доли их участия в насаждении. В этих условиях корни ясеня обыкновенного наиболее интенсивно поглощают азот и фосфор во второй, а корни одновозрастных деревьев дуба черешчатого - в первой половине вегетационного периода. В связи с этим ясень обыкновенный не конкурирует с дубом за питательные вещества. Примесь ясеня обыкновенного в культурах дуба черешчатого ускоряет разложение подстилки, обогащает верхние горизонты почвы гумусом и азотом, увеличивает сумму поглощенных оснований, понижает гидролитическую кислотность и нейтрализует реакцию почвенного раствора. Однако насаждения с участием ясеня обыкновенного более 30 % растут слабо. Объясняется это тем, что ясень обыкновенный имеет ажурную крону и при большом количестве его в насаждении сильно задерняется почва. Кроме того, он обладает высокой транспирационной способностью, что ведет к более интенсивному иссушению почвы, а следовательно и к ухудшению условий роста насаждения. Вследствие преобладания в верхних горизонтах почвы корней ясеня, в таких насаждениях высота его после жерднякового возраста больше, чем дуба, и взаимовлияние складывается в его пользу. Активность поглощения питательных веществ в чистых и смешанных насаждениях различна. Дуб и липа, а также ель и лиственница при их совместном произрастании поглощают фосфор из почвы в 2...3 раза активнее, чем эти же породы в чистых культурах. В перегнойном горизонте почв под смешанными культурами создаются более благоприятные условия для питания растений: гумуса здесь на 10...15%, а подвижных форм фосфора на 15...20% больше, чем под чистыми посадками.

228

Эффективность насаждений, выполняющих водоохранно-защитную роль, в значительной степени зависит от скорости и количества поглощаемых почвой талых и ливневых вод и перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. При выборе схем смешения культур необходимо знать как общее влияние их на почву, так и влияние отдельных древесных пород на водно-физические свойства почвы, их промерзание и оттаивание, отложение снежного покрова. Распределение снега в посадках целиком зависит от их состава и размещения пород. В лиственных насаждениях снежный покров распределяется довольно равномерно. В насаждениях с примесью хвойных, особенно ели, отложение снега происходит неравномерно, и эта неравномерность проявляется тем сильнее, чем больше примеси ели. Промерзание почвы в насаждениях полностью отражает характер распределения снежного покрова. Древесные породы оказывают существенное влияние и на изменение водно-физических свойств горизонтов A₁ и А₂. Нижележащие слои почвы (горизонт В) под влиянием древесных пород претерпевают меньшие изменения.

Хорошие результаты дают смешанные насаждения при сочетании пород светолюбивых с теневыносливыми, с глубокой и поверхностной корневой системой, с различными периодами роста, поглощения и выделения питательных веществ, растений более требовательных к плодородию почвы с менее требовательными.