Значение некоторых химических 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 химические элементы. Такие элементы, как азот, фосфор, калий - являются органогенами первого минимума или макроэлементами.

Азот - основной химический элемент в составе 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 и засухе.

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.

Растения потребляют еще около 60 химических элемен­тов, входящих в состав физиологически активных 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.

Требовательность и потребность лесных древесных растений к зольным элементам и азоту

Г.Ф. Морозов различал потребность в зольных элементах и требовательность древесных пород к зольным элементам.

Потребность - необходимое количество химических элементов в единице массы сухого органического вещества конкретной породы.

Требовательность - способность растений произрастать на почве с определенным плодородием или извлекать из нее необходимое количество питательных веществ.

Г.Ф. Морозов (1926) предложил следующие шкалы по­требности и требовательности древесных пород к почве.

Шкала потребности: акация белая, ильм, ясень обыкновенный, бук лесной, дуб черешчатый, ольха черная, ель европейская, береза повислая, лиственница европейская, сосна обык­новенная, сосна Веймутова.

Шкала требовательности: ильм, ясень обыкновенный, клен остролистный, бук лесной, граб обыкновенный, дуб черешчатый, ольха черная, липа мелколистная, осина, сосна Веймутова, лиственница европейская, береза повислая, акация белая, сосна обыкновенная.

По требовательности к общему плодородию почвы древесные породы подразделяются на:

малотребовательные - олиготрофы - можжевельник, сосна горная, сосна обыкновенная, береза повислая, акация белая;

умеренно требовательные - мезотрофы - береза пушистая, осина, ель европейская, сосна Веймутова, лиственница сибирская, рябина, ива козья, дуб красный, дуб черешчатый, ольха черная, каштан съедобный;

требовательные - мегатрофы - клен остролистный, клен явор, граб обыкновенный, бук лесной, пихта сибирская, осокорь (тополь черный), клен полевой, бархат амурский, ива ломкая, ива белая, ильм, ясень обыкновенный.

Древесные породы чувствительны к реакции почвы. Породы, устойчивые к кислой реакции почвы, называются ацидофилами - ель европейская, сосна обыкновенная, сосна сибирская, пихта сибирская, лиственница европейская, береза повислая, осина, рябина обыкновенная, каштан съедобный, граб обыкновенный, акация белая, рододендроны.

Принято также различать растения по отношению к кальцию на: кальциефобы, т.е. отрицательно относящиеся к извести (каштан бла­городный, сосна приморская) и кальциефилы, положительно реагирующие на присутствие извести в почве (лавр благородный, береза повислая, берест, большинство тополей и древовидных ив, черемуха обыкновенная, бузина кистистая, бересклет европейский); по отношению к кислотности среды - на алкалифилы, относительно устойчивые к щелочной реакции почвы - солонцеватости (тамариск, акация белая, груша обыкновенная, берест, дуб черешчатый - ранняя форма).

Выделяют и такие группы растений, как нитро-, фосфоро-, калиефосфорофилы, азотофиксаторы и др.

В лесных почвах сравнительно мало свободноживущих микробов-азотфиксаторов, поэтому исключительно велико значение растений семейства бобовых и других растений азотофиксаторов в круговороте азота лесных почв. На корнях этих растений (акация белая, акация песчаная, карагана древовидная, ольха серая, ольха черная, лох узколистный, облепиха крушиновая, аморфа кустарниковая, дереза, ракитник, дрок и др.) находятся клубеньковые бактерии - наиболее продуктивные из всех микробов-азотфиксаторов, что дает возможность использовать многие из этих растений для биологической мелиорации лесов.