Лес и почва. 
Значение почвы в жизни леса. 
Минеральное питание растений

Почва — важнейший экологический фактор, это плодородный слой земли на всю глубину проникновения корней деревьев. Она образуется длительное время под воздействием климата, произрастающей растительности и населяющих организмов. Почвы, по В. В. Докучаеву, являются закономерным продуктом особого естественноисторического процесса воздействия живых организмов на исходный субстрат, вследствие чего в почвах всегда присутствуют живые организмы, разнообразные продукты и виды их жизнедеятельности.

Наибольшую площадь в СССР занимают дерново-подзолистые и подзолистые почвы (51,7%), на которых произрастают леса.

Значение рельефа. Рельеф оказывает большое влияние на водный и тепловой режимы почвы, а также на распространение, состав и рост леса. Рельеф определяет микроклиматические и здафические условия, мощность почвы и состав растительности |(рис. 42). Различают макро-, мезои микрорельеф (микроповышения и микропонижения).

Рельеф местности определяет характер освещенности, регулирует количество тепла, поступающее к растительному покрову, глубину залегания материнской породы, мощность почвенного слоя, в котором развиваются корневые системы деревьев, кустарников и травянистой растительности. Отсюда различие в продуктивности лесов. У подошвы песчаной дюны сосна растет хорошо и образует древостой высокой продуктивности. На средней части склона деревья растут хуже, а на вершине дюны сосняки образуют насаждение низкой продуктивности.

В горных условиях ярко выражена вертикальная зональность, или поясность, лесов, состав которых зависит от экспозиции склонов. В Забайкалье и Приамурье северные склоны заняты лиственными лесами, а южные—-сосновыми, на Северном Кавказе— соответственно буковыми и дубовыми насаждениями, в Карпатах — лиственными и хвойными лесами. Закарпатские склоны до 1100 м над ур. м. покрыты буковыми лесами, а в Прикарпатье пихтовые и еловые леса преобладают, начиная с высоты 500 м над уровнем моря. На Черноморском побережье растут самшит, лавровишня, рододендрон и др., а начиная с высоты 300 м над ур. м., произрастают бук, дуб скальный, каштан съедобный. Еще выше простирается пояс пихтовых лесов, а в высокогорной зоне встречаются береза и рододендрон кавказский.

Л1—Л5 — степень увлажнения почвы — от сухих до заболоченных.

Микроклимат оказывает влияние на лесовозобновление. На юге самосев появляется главным образом в понижениях, где наиболее благоприятные условия увлажнения, а на заболоченной почве — на микроповышениях.

Влияние почв на строение, признаки и качество древесины. Подзолистые почвы являются преобладающими для поселения хвойных древесных пород. Благодаря сильному процессу оподзоливания и выщелачивания эти почвы имеют мало биогенных элементов. Подстилка здесь бедная и содержит много лигнина, и хотя ее толщина может быть значительной, минерализация элементов подстилки под воздействием грибов слабая. На подзолистых песчаных почвах чаще всего формируются чистые по составу и простые по форме сосновые, а на супесях и суглинках еловые насаждения.

На богатых почвах произрастают неоднородные по составу смешанные насаждения. При этом в почве остается достаточно веществ для питания 2-го яруса и кустарников, а также травянистой растительности. Образуется сложное по форме насаждение. Почвы оказывают влияние и на интенсивность роста деревьев. Одна и та же древесная порода, например сосна, в условиях хорошо дренированных суглинков или супесей достигает к возрасту спелости наивысшей продуктивности — I—1а классов бонитета, а в условиях заболоченных почв ее продуктивность достигает лишь IV—V классов бонитета. В лесостепи преобладают черноземы на породах, богатых карбонатами кальция и магния. Здесь дубравы образуют высокопроизводительные насаждения с запасом древесины 600—800 м3/га.

Мощность почвы влияет на продуктивность древостоев. Например, каштанники Северного Кавказа на мощных почвах имеют высокую продуктивность, а на мелких почвах, где горная материнская порода выходит на поверхность, насаждения растут плохо и имеют низкую продуктивность. На бедных песчаных сухих почвах произрастают сосна, некоторые виды ив (шелюга), можжевельник, тамарикс, саксаул и др., на свежих почвах — большинство древесных пород. На рост и состав лесов влияет также содержание мелкозема. На почвах, которые богаты мелкоземом, развиваются древостои бука, ели, пихты, дуба, ильма, ясеня высокой продуктивности.

Почва влияет и на качество древесины. Сосна, выросшая на богатых почвах, образует более рыхлую (мяндовую) древесину; древесина сосны, выросшей в бедных условиях, более плотная (кондовая).

Ясень, растущий на сухих известняках, образует хрупкую древесину, а на проточно-влажных — гибкую.

Почва и корневая система деревьев. Корни делают почву более структурной, что улучшает доступ воздуха к корневым волоскам. Корни наряду с углекислотой выделяют в окружающую среду сложные соединения, аминокислоты, ростовые вещества. Все это привлекает почвенные микроорганизмы. В зоне соприкосновения почвы с корнями образуется высокая плотность микроорганизмов. Эта зона носит название ризосферы.

Почва оказывает большое влияние на разрастание корневых систем деревьев (рис. 43). Древесные породы различают по глубине проникновения их корневых систем в почву: глубокоукореняющиеся — дуб, лиственница, липа, тополь, белая акация, орехи грецкий и черный, каштан конский, пихта белая; переходные (развивающие менее глубокую систему)—бук, береза, осина, ильмовые, клены явор и остролистный, ольха, сосна; поверхностно укореняющиеся — ель, ясень, рябина, клен полевой, кустарники.

Корневые системы у многих древесных пород (ясеня, ели, осины и др.) разрастаются в горизонтальном направлении, и часто их размеры по радиусу во много раз превышают размеры кроны. Независимо от глубины стержневых корней основная масса всасывающих корневых окончаний находится в верхнем слое почвы, который обладает наилучшими физическими свойствами и аэрацией, а также содержит основное питание.

Большое значение для роста леса имеют корневые ходы, трещины, кротовины и другие образования в плотных почвах. Корни деревьев, попадая в эти образования, обеспечивают увеличение прироста. Сосна в условиях лесостепи при наличии старых корневых ходов на песчаных почвах образует глубокую корневую систему и благодаря этому избавляется от своего злейшего врага — майского хруща.

Корневая система сосны: 1— на песчаной почве; 2 — на заболоченной почве; 3 — с наружной микоризой; 4 —без микоризы Отношение лесных пород к почве. Древесные породы по-разному относятся к зольным элементам и азоту, находящимся в почве. Различают понятия «требовательность к почве» и «потребность в питательных веществах». Под требовательностью понимается способность растений извлекать необходимые элементы из почвы в нужных количествах.

Г. Ф. Морозов построил шкалы потребности древесных пород в зольных элементах и требовательности их к почве. По требовательности к почве древесные растения располагаются в следующем порядке: ильм, ясень, клен, бук, граб, дуб, ольха черная, липа, осина, сосна веймутова, лиственница, береза, белая акация, сосна обыкновенная.

Потребность в азоте и зольных элементах — это фактически потребляемое их количество, необходимое для жизнедеятельности растения. По этому показателю древесные породы расположены следующим образом: белая акация, ильм, ясень, бук, дуб, ольха черная, ель, береза, лиственница, сосна обыкновенная, сосна веймутова.

Следовательно, древесные породы по потребности в зольных элементах занимают одно место, а по требовательности к почвенным условиям другое. Примером породы с большой потребностью в зольных элементах и в то же время с малой требовательностью к составу почвы является белая акация. Она отличается высоким содержанием зольных элементов и в то же время способна извлекать их из бедных почв. В противоположность ей сосна обыкновенная соединяет в себе малую потребность с малой требовательностью.

Величина потребления древесными породами питательных веществ почвы изменяется с возрастом: молодые насаждения потребляют их больше, чем старые. Хвойные породы потребляют меньше питательных веществ, лиственные больше. Наибольшая потребность в них у всех пород проявляется в 20—40 лет, т. е. в период усиленного роста. Тем не менее лес извлекает меньше зольных элементов, чем сельскохозяйственные культуры.

Выявление различий потребления разными древесными породами зольных элементов во времени имеет большое практическое значение. Оно помогает рациональному смешению пород для получения высокопродуктивных древостоев и выявлению оптимальных доз и сроков внесения минеральных удобрений.

Отношение древесных пород к общему плодородию почвы характеризуется шкалой, построенной по принципу нарастающей требовательности к плодородию, а также включающей другие свойства пород и их взаимоотношения с почвой (табл. 18).

Влияние засоленности и солонцеватости почвы на рост древесных и кустарниковых пород Почвы, в которых преобладают легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты, сода), расположены в районах с неглубоким залеганием грунтовых вод или близких к выходам соленосных пород. По степени засоленности их делят на два типа: солончаковые (собственно засоленные) и солонцы.

В солончаковых почвах легкорастворимые соли находятся в свободном состоянии, в растворе. В солонцах солей в верхнем горизонте нет, имеются большие количества натрия на поверхности почвенных коллоидов, что отрицательно сказывается на водно-физических свойствах почв. Засоленные почвы характеризуются низким плодородием, так как легкорастворимые соли, особенно в больших дозах, токсичны по отношению к древесным породам. Очень вредна для деревьев сода, которая нарушает физиологические процессы и способствует «коррозии» поверхности корней.

Примечание. В первых трех группах виды расположены по степени нарастания свойства, в последующих — по степени убывания.

Присутствие в почве солей оказывает губительное действие на древесные породы. Существует группа растений-солелюбов (галофитов) на сырых солончаковых почвах и солончаках. К группе галофитов относятся: тамариксы волосистый, тонкокистный, поташник, соляноколосник.

По степени устойчивости к содержанию солей различают следующие растения:

солеустойчивые (тамарикс многоветвистый, четырехтычинковый, Палласа и др.);

наиболее солевыносливые (лохи узколистный и крупноплодный, вяз мелколистный, ясень зеленый, береза киргизская, жимолость татарская, смородина золотая, свидина красная, саксаул черный, джузгун);

солевыносливые (дуб черешчатый ранораспускающийся, груша лесная, клены полевой и татарский, вяз гладкий, берест, боярышник, крушина слабительная, айлант, софора японская, белая акация и др.);

слабосолевыносливые (ясень обыкновенный, шиповник, шелюга, сосны крымская и приморская, можжевельник виргинский и казацкий, тополь черный, осина, инжир и др.);

очень слабосолевыносливые (орех грецкий, лиственница сибирская, ивы белая и вавилонская).

Солонцеватость почв отрицательно влияет на рост растений, что связано с недостатком влаги, высокой щелочностью почвенного раствора и неглубоким залеганием легкорастворимых солей. Породы, которые хорошо переносят засуху, одновременно солевыносливы, успешно выдерживают засоленность почв (в лесостепи дуб черешчатый, груша лесная).

Роль и типы лесной подстилки. Лесная подстилка — это напочвенный слой из продуктов опада ярусов биоценоза. В лесу ежегодно отмирает и опадает большое количество органической массы: листья, хвоя, ветви, мертвые семена, кора и стволы деревьев. Вместе с отмершими травянистыми растениями и их корневищами лесной опад представляет собой органические питательные компоненты почвы. По мере концентрации лесного спада на поверхности почвы в течение нескольких лет образуется лесная подстилка. Ежегодно на 1 га поверхности почвы опадает 3—6 т органической массы. Ее количество находится в прямой зависимости от плодородия почвы, типа леса, состава, возраста, сомкнутости древостоя. Например, в еловых и сосновых лесах ежегодно опадает 3−4 т/га органической массы, в пихтовых- 3−6, в лиственных — 4−5, в дубовых -3−7т/га, в буковых- 4−12 т/га. Максимальный опад приходится на период наибольшего количественного прироста, который наблюдается в возрасте жердняка и средневозрастном насаждении.

Лесная подстилка имеет огромное почвообразующее значение. Она защищает почву от уплотнения, иссушения и промерзания, влияет на естественное семенное возобновление, рост и продуктивность леса, имеет высокую водопроницаемость, накапливает большие запасы влаги.

Лесная подстилка состоит из нескольких слоев. Верхний ее слой включает свежеопавшие листья, хвою, ветви, кору, семена и др. Ниже расположен слой из полуперегнившего опада, где можно различить форму игл, отдельных листьев. Еще ниже находится слой, включающий перегнивший опад, или гумус. В его составе углеводы, лигнин, протеин, масла, воск, танниды, смолы и др. Различают мягкий гумус (мулль), модер и грубый гумус (мор).

Гумус определяет почвенное плодородие, содержит основные элементы питания растений. При разложении его под действием микроорганизмов питательные вещества становятся доступными растениям. С содержанием гумуса в почве связаны ее водные и тепловые режимы, биологическая и биохимическая активность, миграция в почвенном профиле продуктов почвообразования и др. Количество гумуса в почве — характерный генетический и классификационный признак для определения типов почв. Вместе с тем каждому типу почвы свойствен определенный качественный состав гумуса.

Мягкий гумус (мулль) имеет нейтральную или слабокислую реакцию и содержит большое количество питательных веществ. Образуется в результате разложения опада широколиственных пород и кустарников (ясеня, граба, липы, клена, бузины, лещины и др.). В разложении этого опада принимают участие дождевые черви, микроорганизмы, бактерии, грибы. На богатых влажных почвах при плотности 30 тыс. дождевых червей на 1 га они могут переработать за сезон 1,5 т листвы, смешивая их с 15 т сухой земли. В среднем их экскременты достигают 25 т/га в год. На бедных сухих почвах обитают мелкие белые черви, схожие по типу питания с дождевыми, — энхитреиды. Они также активно участвуют в образовании мулля. Подстилка богата азотом и зольными веществами. Кислотность мягкого гумуса (рН) 6,0— 7,5. Это самые лучшие почвы для произрастания насаждений, в покрове которых встречаются ясменник, сныть, копытень, ландыш, крапива двудомная, майник, кислица.

Модер распространен в основном в континентальном климате. Образуется в результате опада лиственных или смешанных хвойно-лиственных насаждений. В условиях модера формируется устойчивая лесная подстилка, разложение которой происходит медленно. Реакция почвы слабокислая (рН 5,5—4,0).

Грубый гумус образуется в хвойных насаждениях (сосняках и ельниках), на бедных почвах, в условиях анаэробного разложения грибов при участии анаэробных бактерий. Недостаток кислорода замедляет процессы образования и минерализации гумуса, в результате на поверхности почвы накапливается слой слаборазложившихся органических остатков — грубый или кислый гумус. Реакция грубого гумуса кислая (рН 3,0—4,5).

Грубогумусовые почвы отличаются низкой производительностью. В их покрове присутствуют черника и брусника. В лесах с грубым гумусом чувствуется запах плесени. Преобладание грубого гумуса в насаждении — отрицательное явление, задерживающее продуктивность лесов. Поэтому ускоряют разложение лесной подстилки рыхлением; известкуют почвы и вносят другие удобрения; создают смешанные насаждения; изреживают лес для увеличения доступа тепла и влаги к почве, осуществляют частичный сбор подстилки.

При разложении гумуса происходит распад органических остатков на воду, углекислоту и минеральные вещества, которые являются источником минерального питания растений. В результате деятельности микроорганизмов белковые вещества разлагаются и происходит выделение азотной и азотистой кислот. Эти кислоты, реагируя с основаниями, образуют аммонийные соли, нитриты и нитраты, которые являются источником азотного питания растений.

Процесс окисления аммиака до азотной кислоты называют нитрификацией. Почвы, в которых происходит нитрификация, отличаются высоким плодородием. В их покрове всегда присутствуют иван-чай, крапива, малина, одуванчик.

Скорость разложения подстилки зависит от температуры почвы, влажности воздуха, его доступа. При низкой температуре разложение протекает медленнее, чем при высокой. Недостаток или избыток влаги также замедляют разложение подстилки.

Влияние леса на почву. Различные древесные породы, произрастающие в одинаковых лесорастительных условиях, оказывают неодинаковое влияние на скорость разложения лесной подстилки и биологический круговорот веществ.

Влияние насаждений на лесорастительные свойства почв зависит от их породного состава, возраста, сомкнутости полога, структуры древостоя, а также от генетических особенностей почвы. Например, наибольшее содержание гумуса наблюдается в гумусовом и подзолистом горизонтах березовых и лиственничных лесов, наименьшее — в еловых, так как опад березы и лиственницы при хорошо развитом напочвенном покрове и подлеске быстрее разлагается, чем опад ели. Кроме того, в разложении этого опада активно участвуют микроорганизмы и черви, а в разложении опада ели — грибная микрофлора. В ельнике с примесью сосны содержание гумуса также выше, чем в чистом. В 30-летнем сосняке-кисличнике с редким напочвенным покровом и без подлеска содержание гумуса в горизонте А1 (0−10 см) ниже, чем в 60-летнем, где хорошо развит подлесок и напочвенный покров.

Береза в сосновых насаждениях улучшает водно-физические и химические свойства почвы. Например, в 20−30-летних березовых биогруппах в сосновых насаждениях в аккумулятивно-подзолистом горизонте гумуса на 18%, азота на 14% и подвижного калия на 7% больше, чем в чистых сосновых насаждениях. Примесь березы повышает степень насыщенности почвы основаниями и снижает ее кислотность.

Различают почвоулучшающие и почвоухудшающие древесные породы. К первым относят те, лесной опад которых образует слабокислый или нейтральный гумус (ильмовые, ясень, клен, ольха, береза и др.). Опад почвоухудшающих пород превращается в грубый гумус (осина в спелом возрасте, дуб, бук, хвойные, кроме лиственницы). Однако проточная влага в почве и хорошая аэрация способствуют смягчению гумуса.

В то же время избыток застойной влаги, недостаток тепла, плохая аэрация приводят к образованию кислого гумуса в насаждениях с преобладанием почвоулучшающих древесных пород. Лес создает подзолистую почву, одновременно являясь следствием этой почвы. При дерновом почвообразовательном процессе разлагается дернина. В результате под действием различных кислот образуется перегной с азотом и зольными элементами. Все эти сложные химические процессы происходят в почве и зависят от характера лесной растительности.

Микоризы и бактерии. Микоризы и бактерии имеют важное значение в питании растений. Микориза — это сожительство корней высших (хлорофилльных) растений с почвенными грибами (бесхлорофилльными). Грибы, поселяясь то на внешней поверхности корневых окончаний (экотрофная микориза), то проникая внутрь коры (эндотрофная микориза), получают из клеток растения необходимые им безазотистые вещества. А корень получает из гриба азотистые соединения — источник питания растений. Этот тип питания называют микотрофным. Он свойствен для бука, дуба, ясеня, граба, сосны.

Под влиянием микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших) происходят процессы минерализации органического опада до образования минеральных солей, восстановление солей азотной кислоты до образования свободного азота (денитрификация).

Растения потребляют зольные элементы и азот из органических веществ почвы. При свободном доступе воздуха под влиянием аэробных бактерий органическое вещество разлагается и происходит быстрый и полный распад органических остатков. Так образуются муллевые почвы. При плохом доступе воздуха органические вещества разлагаются под влиянием анаэробных бактерий и грибов. Так образуются грубогумусовые почвы.

Азот в лесных почвах. Лесная подстилка — основной источник азотистых соединений, необходимых для роста и развития растений. Увеличение азота в гумусе улучшает продуктивность леса. Древесные растения получают азот из почвы в виде нитритов (солей азотной кислоты) и аммиачных солей разных кислот.

Азот поступает в почву в основном из разлагающихся растительных остатков. Интенсивность их разложения зависит от состава леса, лесной фауны, почвенных и климатических условий. Мягкая подстилка обогащает почвы азотом, сохраняет и повышает ее плодородие. Быстро разлагаясь в подстилке, органические вещества поступают в гумусовый и подзолистый горизонты, за счет чего повышается содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов.

В присутствии органического вещества глинистые почвы становятся более рыхлыми и доступными для проникновения воздуха, песчаные — связанными, способными удерживать атмосферные осадки. Наибольшее содержание азота в гумусовом горизонте почвы наблюдается в березовых, дубовых и лиственничных лесах, так как эти породы вовлекают в биологический круговорот гораздо больше азота, чем ель и сосна.

Органические остатки, разлагаясь под воздействием бактерий, выделяют до 30 кг/га азота в год. Около 5 кг/га азота поступает через осадки из воздуха. Одну часть воздушного азота усваивают свободные бактерии (до 7−10 кг/га в год), другую — клубеньковые азотусвояющие грибы, обитающие на корнях ольхи, и клубеньковые бактерии на корнях акации, люпина и др. Азот из органических остатков выделяется в виде нитратов под влиянием света и катализаторов—-оксидов алюминия, кремния, цинка и др. Часть этого азота усваивается с помощью микориз — грибных образований на корнях, которые весной проникают в ткани и клетки корневых окончаний. Корешок окутывается грибным чехликом, отмирающим к осени. Проникший в ткани мицелий снабжает растения водой и содержащимися в ней питательными веществами, способствуя дополнительному ветвлению корней, разрушает гумус почвы и превращает его в соединения, доступные деревьям, защищает растения от проникновения токсичных веществ из почвы. Сеянцы дуба и сосны в степных условиях, например, лучше приживаются и растут при наличии на корнях микориз.

Запасы минеральных веществ в почве можно регулировать своевременным проведением лесохозяйственных мероприятий: *обработкой почв, внесением удобрений, дренажем заболоченных почв, смешением древесных пород, уходом за лесом, лесоводственно обоснованными способами рубок леса, очисткой лесосек и др. Все эти мероприятия улучшают микробиологические процессы, происходящие в почве. Так, изреживание хвойных насаждений способствует резкому уменьшению количества вредных грибов и увеличению количества полезных бактерий.

Примесь березы (20−30%) в сосновых насаждениях воздействует на интенсивность разложения опада. Годовое разложение подстилки в смешанных березово-сосновых насаждениях достигает 23−37%, а в чистых сосновых- 12−20%. Таким образом, береза в сосновых насаждениях ускоряет круговорот питательных элементов в системе почва — лес — почва.

Круговорот азота и зольных элементов. Лесная растительность ежегодно возвращает в почву часть полученных из нее; элементов питания. За период существования насаждения одно' и то же количество питательных элементов совершает круговорот: почва — деревьяопад — лесная подстилкапочва. Лес отдает почве азот и зольные вещества и потребляет их в необходимых количествах из почвы. Происходит биологический круговорот азота и зольных элементов (рис. 44).

Рис. 44. Приход и расход питательных веществ, кг/га

Хвойные древесные породы меньше поглощают минеральные вещества, чем лиственные. Кроме того, их потребление одной древесной породой зависит от почвенных условий. На бедной почве растения меньше потребляют минеральных веществ, чем на богатой. Интенсивность биологического круговорота происходит неодинаково и зависит от климата и почвы, возрастая помере удаления от северных районов в южные.

В практике лесного хозяйства имеются примеры, когда из; леса удаляют деревья с кронами, хвою перерабатывают на хвойно-витаминную муку. В связи с этим возникает необходимость возместить биологические потери в общем круговоротевеществ. Изъятие деревьев в период рубок главного пользования не приносит заметных изменений в круговорот азота и зольных элементов, так как на одном месте это происходит 1 раз заоборот рубки. Сбор лесной подстилки, заготовка хвойной лапки, а также лекарственного сырья и других компонентов лесной среды строго регулируются.

Велика роль леса в почвообразовании. В таежных лесах с холодным климатом и обильными осадками, где преобладают хвойные деревья, а в напочвенном покрове мхи, усиливается подзолообразовательный процесс. В засушливый период, когда наблюдается интенсивное испарение, в почве образуется плотный слой, именуемый ортзандом. Эта корка нарушает дренаж и препятствует проникновению корней, что впоследствии приводит к понижению продуктивности лесов.

Процесс оподзоливания усиливается после пожаров, сплошных рубок, снятия лесной подстилки, выкашивания трав. Появляются новые травы, менее требовательные к почвам. Мулль сменяется модером, а затем и мором. В биохимических процессах освобождаются кремнезем и оксид алюминия. Дуб в этих случаях уступает место березе; появляются вереск, черника, а затем и они пропадают.

К деградации почв может привести оподзоливание, происходящее при замене лиственного леса чистым еловым. При этом лесная подстилка трудно разлагается из-за лигнина, образуется мор. В результате сочетания процессов оподзоливания и болотообразования, которые протекают при временном избыточном увлажнении и определенной плотности и водонепроницаемости материнской породы, формируются почвы болотно-подзолистого типа и возникает глеевый горизонт серого цвета с полным выщелачиванием железа. В напочвенном покрове появляются осоки, кукушкин лен и сфагнум.

В лесостепной зоне выделяют светло-серые, серые и темносерые лесные почвы. Обилие здесь перегноя объясняется огромной массой органических веществ, интенсивной биологической деятельностью, наличием минеральных коллоидов, предохраняющих гумус от разложения микробами. Корни злаков, разлагаясь, восстанавливают минеральные элементы почвы. Устанавливается замкнутый круговорот гумус — растение.

Таким образом, почва и лес, влияя друг на друга, изменяются по структуре и качеству. Находясь в постоянном взаимодействии, лес и почва представляют неразрывное единство, обусловливающее состав, продуктивность и устойчивость насаждений. Ускоряя или замедляя разложение лесной подстилки, обогащая состав леса введением новых древесных пород и кустарников, лесовод может либо препятствовать подзолообразовательному процессу, либо улучшать условия среды.

Несоблюдение лесоводственных правил, особенно во время рубки леса и после нее, приводит к отрицательным последствиям, одним из которых является заболачивание почвы. Заболачивание чаще всего происходит в результате вырубки леса. На сплошных вырубках и гарях огромная масса осадков, задерживаемая ранее древесным пологом, проникает в почву, и происходит ее энергичное выщелачивание. Образуется подзолистый слой толщиной до 30 см, под которым откладывается красно-бурый «ортштейн, не пропускающий воду. В почве накапливается вода. Так как отсутствуют деревья, почвенная влага не расходуется на транспирацию, объем ее увеличивается. Так образуется болото. С увеличением влажности ухудшается воздушный режим почв и облесенных территорий, снижается рост насаждений и их продуктивность. Лесная почва может заболачиваться также в результате выхода ключей на поверхность, разрастания по периферии имеющегося сфагнового торфяника.

Обратный процесс — осушение — осуществляют при проведении лесомелиоративных работ, после чего прирост сосняков и ельников возрастает в 5—8 раз, а запасы древесины достигают 400 м³ на 1 га вместо 50—80 м3 до осушения. К возрасту спелости резко улучшается также сортиментная структура леса.

Плодородие лесных почв. Плодородие почвы — это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле. Плодородная почва имеет пористую структуру, проницаема. Важным фактором, определяющим плодородие почвы, является наличие в ней химических элементов— азота, фосфора, калия, магния, микроэлементов. Совокупность элементов, свойств и организмов обусловливают степень плодородия почв.

Продуктивность насаждений в горных условиях зависит от мощности почвы и крутизны склонов. Для крутых склонов характерны мелкие, для склонов средней крутизны — среднемощные, а для пологих — мощные почвы.

Плодородие почвы зависит от ее структуры. Песчаные, супесчаные и подзолистые почвы бесструктурные. Серые лесные и бурые, а также перегнойно-карбонатные имеют хорошую структуру.

Плодородие почвы и продуктивность лесов зависят от аэрации почвы. Аэрация, или насыщение почвы кислородом, происходит при охлаждении почвы, так как в это время атмосферный воздух втягивается в почву, нагревается в ней и выделяется, обогащенный углекислотой. Уплотнение почвы снижает аэрацию. Если в почве менее 9—12% кислорода или более 1% углекислого газа, растения испытывают угнетение.

Засоленные почвы — солончаки, солончаковые почвы и солонцы — обладают низким плодородием. Низкое плодородие имеют также солоди и осолоделые почвы, занимающие 0,5% территории СССР. Некоторые древесные породы обогащают почву атмосферным азотом (ольха, желтая акация). Подлесочные породы (кустарниковые) улучшают ее плодородие. Но некоторые древесные породы, например ель, осина, в старом возрасте отрицательно влияют на почву, усиливая процесс оподзоливания. Однако этот вывод нельзя считать абсолютным.

По данным С. В. Зонна, на выщелоченных черноземах лесостепи за 100 лет произрастания ель не только не оподзолила, а, наоборот, даже улучшила свойства почв и повысила их производительность. Чтобы предупредить снижение плодородия почвы, в северной части лесной зоны создают смешанные елово-березово-ольховые насаждения, а также вводят подлесочные лиственные породы — рябину, липу. К потере почвенного плодородия, развитию эрозии, ухудшению естественного возобновления древесных пород приводят также нарушения строения почвы (сдирание напочвенного покрова во время лесозаготовок, вытаптывание почвы при неупорядоченной пастьбе скота и повышенных рекреационных нагрузках).

Повышают плодородие почв хорошая обработка; внесение органических удобрений в сочетании с минеральными, снегозадержание, мелиоративные мероприятия, подбор культур, устойчивых к засолению и уплотнению почв, залужение сенокосных и пастбищных угодий и др. Лесоводы Белорусской ССР для повышения продуктивности сосняков подсевают люпин (рис. 45). Для улучшения структуры почвы применяют известкование. Аэрацию почвы в лесу сохраняют путем регулирования пастьбы скота, устройства прогулочных троп, площадок для игр, костров — все это предотвращает уплотнение почвы в лесу.

Рис. 45. Приход и расход питательных веществ насаждением, кг/га: 1 — без люпина; 2 — с люпином (а — возвращено в почву; б — извлечено из почвы в воздуха; в — удержано растениями)