7 Потребность и требовательность древесных пород к почвенным условиям, роль лесной подстилки в обеспечении насаждений элементами питания
Древесные породы обладают разной способностью извлекать из почвы нужное количество азота и зольных элементов. В связи с этим Г. Ф. Морозов предложил различать такие понятия, как «потребность» и «требовательность» древесных пород к элементам питания. Потребность растений в азоте и зольных элементах питания — это то количество азота и зольных элементов, которое необходимо лесу для его нормальной жизнедеятельности. Потребность определяется процентом зольности листьев или количеством золы в годичном приросте насаждения на единице площади. Требовательность — это способность растений мириться с определенным плодородием почвы и извлекать из нее необходимое количество питательных веществ.
В этой связи Г. Ф. Морозов предложил шкалы потребности и требовательности древесных пород к почве. Шкала потребности: акация белая, ильм, ясень, бук, дуб, ольха черная, ель, береза, лиственница, сосна обыкновенная, сосна Веймутова. Шкала требовательности: ильм, ясень, клен, бук, граб, дуб, ольха черная, липа, осина, сосна Веймутова, лиственница, береза, акация белая, сосна обыкновенная. Древесные породы по-разному требовательны к общему плодородию почвы и в этом плане подразделяются на малотребовательные, или олиготрофы (можжевельник, сосна горная н обыкновенная, береза бородавчатая, акация белая, сосна черная), умеренно требовательные, или мезотрофы (береза пушистая, осина, ель, сосна Веймутова, лиственница сибирская, рябина, ива козья, дуб красный, дуб черешчатый, ольха черная, каштан съедобный), и требовательные, или мегатрофы (клен остролистный, клен явор, граб, бук, пихта, осокорь, клен полевой, бархат амурский, ива ломкая и белая, ильм, ясень). Древесные породы чувствительны к реакции почвы. Породы, устойчивые к кислой реакции почвы, называются ацидифилами (ель, сосна обыкновенная, сосна кедровая, пихта, лиственница, береза, осина, рябина, каштан съедобный). В лесных почвах мало свободноживущих микробов-азотфиксаторов поэтому исключительно велико значение бобовых и других растений- азотсобирателей в круговороте азота лесных почв. На корнях этих растений (акация белая, желтая, песчаная, ольха серая, черная, зеленая) находятся клубеньковые бактерии — самые продуктивные из всех микробов-азотфиксаторов, что дает возможность применять многие из этих растений для биологической мелиорации лесов. Влияние леса на почву проявляется главным образом через лесную подстилку, образующуюся из опада листьев, хвои, почек, семян, ветвей, коры, отмирающих частей живого напочвенного покрова. Лесная подстилка накапливается постепенно, образуясь в молодом лесу, по мере увеличения опада она достигает потом большой мощности. Три периода динамики запасов: период интенсивного увеличения подстилки (ежегодный прирост ее 0,5-0,8 т на га); период максимального веса или стабилизации; период медленного уменьшения веса. Наряду с накоплением происходит и процесс разложения. В различных лесах образуются разные типы подстилок и образуемого ими гумуса. Различают три основных типа лесной подстилки, или перегноя.1. Мулль—мягкая, рыхлая, быстро разлагающаяся подстилка из опада широколиственных пород и кустарников. Богата азотом и зольными веществами. Почвы с таким типом подстилки содержат до 10 % гумуса в верхнем горизонте и имеют водопроводную мелкокомковатую структуру и нейтральную реакцию. Муллевые подстилки, в отличие от грубых, характеризуются выраженнным процессом нитрификации, приводят к минерализации азота, переходящего в доступные растениям соединения.2. Модер — перегной промежуточного типа с мощностью подстилки 3—5 см. Распространен под лиственными породами или в смешанных хвойно-лиственных древостоях, состоит из трех слоев разной степени разложения. Реакция слабокислая, обмен веществ между древостоем и почвой замедлен. 3. Mop — грубая подстилка. Образуется главным образом в хвойных насаждениях в условиях недостатка кислорода и состоит из трех медленно разлагающихся слоев.
8 Взаимодействие между компонентами лесного фитоценоза, лес как источник питания и экологическая среда для фауны
Между почвой, атмосферой и древостоем происходит непрерывный, многосторонний процесс взаимодействий. Деревья в лесных насаждениях взаимодействуют между собой. Ч. Дарвин различал такиетипы взаимоотношений видовв их борьбе за существование: борьба, конкуренция, паразитизм, симбиоз, взаимопомощь.
Наиболее сложные взаимодействия между компонентами лесного фитоценоза отмечаются в смешанных насаждениях, в которых выделяют четыре типа взаимоотношений:
между отдельными породами первого яруса; между породами первого яруса и породами второго яруса; между породами первого яруса и кустарниками;
Источник
Значение некоторых элементов в жизни древесных растений
Из воды и углекислого газа растения получают водород, углерод и кислород, которые идут на построение древесины. Кроме них используются N, P, K, S, Mg и другие элементы. Такие элементы, как азот, фосфор, калий — являются органогенами первого минимума или макроэлементами.
Азот — основной химический элемент белков и аминокислот. Лесные почвы, как правило, бедны азотом в виде ионов нитратов или аммония, образующихся под воздействием микробиологических процессов.
Фосфор необходим растениям для фотосинтеза и дыхания как химический элемент, непосредственно участвующий в превращении энергии. Он повышает зимостойкость растений. Недостаток фосфора вызывает задержку роста и сроков цветения.
Калий влияет на интенсивность ассимиляции углекислого газа, регулирует осмотическое давление в клетках, улучшает передвижение питательных веществ и воды в тканях, активизирует синтез сахаров, белковых веществ, повышает устойчивость растений к холоду, засухе.
Растения потребляют еще около 60 химических элементов, входящих в состав физиологически активных веществ.
Кальций оказывает положительное влияние на рост корней, входит в состав клеточных стенок растений. Его вместе с другими катионами (калия, натрия и др.) относят к регуляторам внутренней среды организма, в частности, заряда протоплазматических структур.
Кальций улучшает структуру почвы, снижает ее кислотность и предотвращает вымывание из почвы необходимых для растений химических элементов.
Сера входит в состав белков; магний — в молекулы хлорофилла; железо имеет значение для синтеза хлоропластов, поэтому при его недостатке листья светлеют. Для фотосинтеза необходимы: хлор, цинк, которые входит в состав фермента, активизирующего дыхание растений.
Недостаток бора может привести к снижению устойчивости к заморозкам и ослаблению роста сосны после некоторой стимуляции в результате внесения удобрений. Недостаток марганца затрудняет образование витамина С. При нехватке меди, древесные породы не плодоносят. Молибден защищает растения от токсического действия подвижного алюминия на кислых почвах и входит в состав ферментов, необходимых клубеньковым бактериям. Фтор улучшает условия питания растений, йод — обмен веществ.
Лесная подстилка достаточно богата микроэлементами, и в лесу недостатка в них нет. Но если лес создают на месте карьера, осушенного болота, пашни, то внесение микроэлементов (меди, кобальта, марганца, бора, бария и др.) ускоряет рост и повышает устойчивость деревьев.
В некоторых случаях естественный избыток элементов питания может отрицательно влиять на лес. При избытке азота образуется рыхлая древесина, а накопление нитратов на осушенных низовых болотах может вызвать продолжительный рост деревьев и гибель их от низких температур. Избыток влаги в почве часто приводит к формированию поверхностных корневых систем деревьев, что влияет на прочность закрепления их в почве и удержание в вертикальном положении.
Влияние почвы на корневую систему
Почве принадлежит основная роль в формировании корневой системы деревьев. Влияют также рельеф, механический состав, влажность почвы, уровень грунтовых вод, глубина залегания и характер материнской горной породы и т.д.
На глубоких, рыхлых, хорошо прогреваемых, умеренно влажных и достаточно плодородных почвах корни распределяются в большем диапазоне по вертикали, чем на влажных, подстилаемых плотными породами, с низкой температурой почвах, где проникновение корней вглубь крайне затруднено. Отсюда различия в корневой конкуренции, например, между особями одного и разных возрастов, различная адаптация растений к почвенным условиям и совместному обитанию, различная устойчивость древостоев к внешним воздействиям и т.д.
Сосне обыкновенной свойственна глубокая корневая система. Однако именно эта порода обладает наиболее высокой пластичностью, большой изменчивостью корневой системы в зависимости от почвенных условий. На глубоких, легких по механическому составу (супесь, легкий суглинок), достаточно увлажненных почвах сосна образует длинный стержневой корень. На глубоких, песчаных, сухих почвах с глубоким залеганием грунтовых вод у нее образуется поверхностная корневая система, приспособленная к усвоению атмосферных осадков. На болотных, торфяных, переувлажненных почвах у сосны в молодом возрасте отмирает стержневой корень, и формируется неглубокая, поверхностная корневая система с немногочисленными, относительно толстыми корнями. Углублению и развитию корней мешает недостаток кислорода в почве, органические кислоты, плохой прогрев почвы. Такая же корневая система образуется и на неглубоких почвах, подстилаемых карбонатными (известняки) или кристаллическими материнскими горными породами (граниты, гнейсы).
Ель европейская имеет типичную поверхностную корневую систему, но на глубоких супесях у нее может развиться стержневой корень, а на осушенных торфяниках — боковые корни, которые, углубляясь, образуют якорную корневую систему (на дренированных почвах). На супесчаных и легкосуглинистых дренированных почвах якорные корни отходят от верхних горизонтальных корней, имеющих длину в спелом возрасте 4-5 м.
Лиственница Сукачева обычно имеет глубокие корни, но на почвах, подстилаемых на небольшой глубине карбонатными породами, как сосна и ель, формирует поверхностную корневую систему. В районах многолетней мерзлоты, препятствующей глубокому проникновению корней в почву, у лиственницы образуется поверхностная корневая система.
У сосны сибирской стержневой корень не развит (длина до 30 см ), но образуются якорные корни. У сосны корейской якорные корни не выражены, и развивается поверхностная корневая система.
Дуб характеризуется мощной, глубокой и, в то же время, очень пластичной корневой системой. В поймах с близким залеганием грунтовых вод он образует поверхностную корневую систему. При периодическом затоплении и нарастании почвы (аллювий) дуб образует придаточные корни на стволах. Очень неглубокую, поверхностную корневую систему эта порода имеет на солонцах.
Корневая система липы мелколистной в оптимальных условиях глубокостержневая, с развитыми боковыми корнями. При небольшой глубине грунтовых вод липа образует якорные корни, а на многочисленных наносах формируется ярусная корневая система. У липы имеются еще и поверхностные корни, т.е. в целом, корневая система пластична.
У березы самая ветвистая корневая система. Стержневой корень развит слабо, иногда глубже проникают вертикальные ответвления от горизонтальных корней. Близка к ней корневая система бука с хорошо развитыми якорными корнями. У деревьев семейства ильмовых развиты стержневой и боковые корни. Мощная поверхностная корневая система у ясеня со слабым или отсутствующим стержневым корнем и очень длинными боковыми корнями. Корневая система ольхи черной мочковатая. Осина имеет мощные боковые корни и поверхностные — до 20-35 м.
Источник