Влияние леса на почву

Благодаря глубоким корням, деревья вовлекают в биологический круговорот все новые порции питательных веществ. Древесные породы потребляют меньше зольных элементов для своего роста, чем сельскохозяйственные культуры, поэтому сделан вывод о почвоулучшающем значении леса.

Высокими почвоулучшающими свойствами отличаются акация желтая, ракитник, дрок, на корнях которых поселяются клубеньковые бактерии, усваивающие азот воздуха. Обогащение почвы азотом происходит в основном через растительный опад. Кроме того, в процессе жизнедея­тельности клубеньковых бактерий образуется аммиак, который растворяется в почвенных водах, и может поглощаться растениями непосредственно, либо после процесса нитрификации.

На корнях ольхи, облепихи, лоха поселяются актиномицеты, а затем и клубеньковые бактерии. Постепенно они становятся симбионтами, получая из растений минеральные и углеродсодержащие вещества, предоставляя ему ассимилированные азотистые соединения

Положительная роль некоторых пород (особенно акации белой, лиственницы) заключается в сильном разрыхлении почвы разветвленной корневой системой. Листья ясеня, клена остролистного, граба содержат наибольшее количество зольных элементов. Опад бука, дуба, березы, лиственницы, бузины имеет высокую концентрацию азота, а листья липы, осины, вязов, ясеня, дуба и бузины обогащают почву кальцием и способствуют ее структурному образованию.

Почвоулучшающая роль березы, липы, ясеня, вязов, граба, лиственницы, лещины, бересклета, можжевельника, рябины, клена татарского заключается в быстром разложении их опада, более полном вовлечении содержащихся в нем химических элементов в новый цикл биологического круговорота.

Породы, образующие грубый покров, дающий сильнокислый гумус, считаются почвоухудшающими (пихта, ель, сосна).

Длительное произрастание одной хвойной породы усиливает процесс оподзоливания, что приводит к резкому падению продуктивности древостоев. Это подтверждает западноевропейский опыт с монокультурами ели и сосны, когда после вырубки дубово-буковых древостоев были посажены лесные культуры ели европейской. К возрасту спелости они имели высокую продуктивность - 430-480 м³/га, но второе поколение монокультур росло хуже, отмечалась деградация, раннее старение деревьев и разрушение насаждений. Сосна оказывает оподзоливающее действие в меньшей степени, чем ель.

Причины потери плодородия почвы

В лесных условиях часто наблюдается явление потери плодородия, т.е. почва утрачивает способность обеспечивать растения необходимыми химическими элементами. К этим явлениям относятся: заболачивание, токсикоз почвы, кислые осадки (кислотные дожди), эрозия, вырубка леса, корчевание пней, лесные пожары, рекреационная нагрузка, подтопление, затопление и др.

Заболачивание почвы может происходить из-за прохладного и влажного климата (таежная зона европейской части России). При разрушении древостоя заболачивание может принять интенсивный характер, и заболоченный лес в слабосточных понижениях через несколько поколений может перейти в категорию болот. Избыток влаги вытесняет кислород из корнеобитаемого горизонта почвы. В нем развиваются восстановительные процессы, образуются закисные соединения, происходит оглеение грунта, который менее проницаем для воды. Это подавляет жизнедеятельность почвенных беспозвоночных животных, микроорганизмов и связанные с ней биохимические процессы гумификации и минерализации органического вещества. Идёт накопление неразложившихся растительных остатков. Уменьшение количества подвижных питательных веществ и ослабление при этом дыхательных и сосущих функций корней деревьев нарушают деятельность фотосинтетического аппарата, что вызывает падение прироста общей фитомассы и древесины. В дальнейшем уменьшается возврат в почву азота и зольных элементов с отмирающими частями растений.

Токсикоз почвы может возникать при длительном произрастании древесной породы (особенно хвойной) на участке леса. Накопление органических кислот способствует появле­нию в почвенном растворе ионов алюминия в высоких концентрациях, вредных для растений. Отрицательно влияют на рост ели подвижные формы марганца, а присутствие солей алюминия и железа токсично и для микроорганизмов, разлагающих подстилку.

Одной из причин почвенного утомления при длительном произ­растании одного вида является накопление аллелопатически актив­ных веществ (колинов), выделяемых корнями.

Кислые осадки (кислотные дожди). Кислый дождь имеет рН = 2,5-5,5 и содержит серную, азотную, а иногда и соляную кислоты. Лесные почвы от таких осадков становятся более кислыми, в них увеличивается содержание серы, актив­ного алюминия, железа, подвижной ртути. Со стоком дождевой влаги по стволу в приствольную почву попадают металлы, происходит накопление свинца и меди.

Эрозия почвы - разрушение верхних наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра.

Значительно обедняется почва после сплошных рубок на склонах гор и оврагов, когда наряду с поверхностной эрозией, происходит и внутрипочвенная. Вследствие быстрой минерализации остатков растений, мелкозем не удерживается в верхних слоях скелетных почв и проникает сначала вглубь, а потом боковым внутрипочвенным стоком перемещается из верхних и средних частей склона в нижние слои. Иногда он выходит на поверхность, и смывается горными потоками в долины. В Орловской, Курской, Воронежской и других областях наблюдается рост оврагов после интенсивных ливней и обильного снеготаянии.

Вырубка леса. Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что при сплошной рубке с трелевкой деревьев с 1 га вывозится 250-400 кг азота, 250-300 кг калия, 120-150 кг фосфора. Потери азота с вывозимой древесиной восстанавливаются в биогеоценозе за счет процесса азотфиксации и поступления азота аммиака с осадками через 50 лет, потери кальция и магния восстанавливаются за значительно больший промежуток времени.

Корчевание пней. Плодородие почвы резко падает из-за ухудшения ее физических свойств: снижения скважности и водопроницаемости, особенно на тяжелых суглинках и глинистых почвах, обеднения верхних горизонтов. При корчевании перемешиваются горизонты почвы, и малоплодородные слои часто оказываются на поверхности.

Лесные пожары ухудшают лесорастительные условия, переводят азот в газообразное состояние, и до 90% его улетучивается в атмосферу. Они уничтожают подлесок из ценных почвоулучшающих растений, оказывают губительное влияние на живой напочвенный покров, почвенные мезофауну и микробоценоз. Быстро загораются и погибают кустистые лишайники, зелёные мхи, вереск, быстровысыхающие злаки (вейники, полевицы, мятлик, белоус, щучка, и др.).

Уничтожение лесной подстилки уменьшает количество азота в почве. При лесном пожаре в почву поступает значительное количество зольных элементов, доступных для растений, но снижается кислотность почвы и общее количество валового азота в ней. В отдельных случаях после пожаров наблюдается уплотнение почвы и увеличение влажности её верхних горизонтов. На сухих почвах происходит снижение влажности, колебание термического режима.

При слабых низовых пожарах возрастает активность микробоценоза, но после лесных пожаров средней интенсивности, при выгорании гумуса биологическая активность почвы снижается. Гибель деревьев в виде ветровала после низовых пожаров приводит к избыточному накоплению влаги в нанопонижениях. В результате снижаются дренированность почвы, жизнеспособность деревьев, сохранившихся после пожара. На них образуются пожарные подсушины, сухобокость, что сокращает выход деловой древесины.

Лесные пожары влияют на лесовозобновительные процессы, смену пород, динамику типов леса.

Рекреационная нагрузка.При уплотнении почвы резко снижаются ее водо- и воздухопроницаемость, порозность; ухудшаются условия дыхания корней, и корневая система приобретает поверхностный характер.

Увеличение поверхностного стока воды может привести к возникновению на склонах водной эрозии почв. На песчаных почвах может наблюдаться ветровая эрозия.

С уплотнением почвы деградирует древесно-кустарниковая растительность, ухудшается питание деревьев, т.к. на высоких вытоптанных участках почва становится суше, а на пониженных – переувлажненной. Ухудшение питания снижает биологическую устойчивость деревьев, задерживает их развитие. Заметно уменьшается ежегодный прирост биомассы, особенно у хвойных деревьев.