Влияние леса на почву

Иногда спрашивают: улучшает или ухудшает лес почву? Такая постановка вопроса неверна. Влияние леса на почву многогранно. В одних случаях эти влияния положительные, в других отрицательные. Многогранность влияния леса на почву проявляется через:

- влияние главного лесного полога и нижних ярусов растительности на микроклимат, количество и качество влаги, поступающей в почву;

- физическое, химическое и физиологическое воздействие корней деревьев и других лесных растений;

- фитомассу леса, поступающей в почву через опад листвы, хвои, сучков, стеблей, коры, отмирающих корней;

- влияние животных - обитателей леса - и многочисленных микроорганизмов, активно участвующих в почвообразовании.

В результате перечисленных и других влияний почва в лесу приобретает свои особенности, сильно отличаясь от почв, находящихся вне леса. эти отличия связаны как с физическими свойствами почвы - ее влажностью, температурой, воздушным режимом, так и химическими.

Физические особенности лесных почв. Поверхность почвы в лесу нагревается меньше, чем в условиях открытого места, но в лесу она и меньше отдает тепла в процессе излучения.. В вегетационный период среднемесячная температура поверхности почвы несколько ниже, чем на открытом месте. Разница зависит от характера насаждения, она больше в сомкнутом еловом или пихтовом лесу и меньше в сосновом и лиственничном насаждении. С глубиной разница в температурах уменьшается, но не исчезает. На поверхности среднемесячная температура может быть меньше, чем на открытом месте на 4-5⁰ и эта разница сохраняется до глубины 10-20 см. Разница в температуре под лесом и полем сохраняется до глубины 1 м и больше, где она может составлять 2⁰С.

В температурном режиме лесных почв нет резких перепадов на протяжении суток, какие наблюдаются в почвах на открытой местности. Почва в лесу промерзает позднее и на меньшую глубину. Температурный режим почв на прогалинах, просеках, вырубках заметно отличается от теплового режима под пологом леса. на поверхности почвы здесь особенно значительны температурные амплитуды, которые сказываются и в самой почве.

Влажность, воздушный режим и другие физические особенности лесной почвы определяются во многом распространением корней древесных и кустарниковых пород. Корни рыхлят почву, увеличивают ее скважность, создают структуру. Проникая в материнскую горную породу они расширяют профиль почвы. Особенно благотворно на структуру почвы влияют породы с разветвленной корневой системой, такие как береза, лиственница, бук и ясень.

Через корневые системы могут и ухудшаться физические свойства почвы: деревья с поверхностной корневой системой оказывают сильное давление на расположенные под ней горизонты почвы, уплотняя ее. Уплотнение почвы характерно для еловых лесов с поверхностной корневой системой.

Состав атмосферных осадков в лесу и их влияние на почву. Осадки, проникающие через полог леса к почве претерпевают не только количественные, но и качественные изменения. Осадки, соприкасаясь с поверхностью листвы, хвои, коры деревьев и других растений вымывают органические соединения. Так, если на открытом месте осадки имеют рН 5,1-6,1, то под кронами ели 4,6-6,0; под березой - 4,5-6,9 и под сосной 3,7=5,5. Данные многих исследователей свидетельствуют, что осадки стекающие по стволам, сильнее окисляются, чем при просачивании их сквозь кроны. Таким образом, осадки в лесу еще до попадания в почву имеют повышенную кислотность, что отражается на рН почвы.

Лесной опад. Опавшие в течение года листья, хвоя, ветви, сучья, плоды и другие остатки лесной растительности составляют лесной опад. Это наиболее богатые зольными веществами и азотом части растений. Опад - основной материал для образования лесной подстилки и гумуса. От его количества, состава, времени зависит во многом почвообразовательный процесс, формирование лесной почвы.

Главный поставщик опада - древостой. В лесах умеренного пояса, включая тайгу, величина этого опада 0,5-8 т на 1 га в год. Наиболее характерны средние величины - 2-4 т. Во влажных тропических лесах годичный опад достигает 12 т и более. Наибольший опад дают буковые леса, за ними еловые и березовые, затем сосновые, дубовые, лиственничные. Наличие второго яруса заметно повышает величину опада, особенно если он представлен елью.

Наибольшее количество опада наблюдается в возрасте жердняка, особенно, если не велись рубки ухода. В это время в результате самоизреживания погибает много деревьев, которые добавляются к опаду.

Опад в лесу образуется не только за счет древесных пород, но и напочвенного покрова. Некоторые данные показывают, что напочвенный покров в некоторых случаях дает столько же органики, сколько и деревья.

Образование лесной подстилки и гумуса. Лесной опад трансформируется в подстилку и гумус. Название лесной подстилки историческисвязано с тем, что в прошлом крестьяне собирали напочвенный слой с опавшей хвоей, листвой, ветвями для использования его для подстилки скоту. Естественно, что функции подстилки могла выполнять только неразложившаяся часть этого слоя. Поэтому первоначально не было различий в понятии опад и подстилки.

В настоящее время в понятие лесной подстилки включается опад на поверхности почвы, находящейся в той или иной стадии разложения. Можно предложить следующее определение подстилки: лесная подстилка - слой органического материала над верхней минеральной частью почвенного профиля, сформированный преимущественно растительным опадом, находящихся на разных стадиях разложения в зависимости от конкретных условий и времени его поступления на поверхность почвы. Это предопределяет его расчлененность на генетические подгоризонты.

В жизни леса подстилка играет значительную роль, которая может быть положительной и отрицательной. От мощности подстилки, ее состава, влажности, особенностей ее разложения зависит возобновление леса. она оказывает влияние на физические, химические и биологические особенности почвы. Подстилка - один из основных источников углекислоты, азотного питания, она является важным звеном в биологическом круговороте веществ и энергии. Естественно, что влияние подстилки отражаются на росте древостоя и его продуктивности.

Лесная подстилка накапливается постепенно, образуясь в молодом лесу, по мере увеличения опада она достигает затем большой мощности. Но наряду с накоплением происходит и процесс разложения. Наибольшие запасы лесной подстилки накапливаются в таежной зоне, особенно в северной и средней тайге. Особенно затруднены процессы разложения подстилки в заболоченных лесах, где запас подстилки может достигать 100 т/га. Наиболее интенсивно подстилка разлагается в лесостепи.

Разложение подстилки зависит от ее состава. Хвоинки ели вследствие их одиночного расположения при опадении плотно пилегают друг к другу, образуют плотный слой с затрудненной аэрацией. Хвоя сосны представлена пучками, ложится рыхлым слоем, также и листья березы при опадении скручиваются. Создаются аэробные условия, благоприятствующие разложению опада и подстилки. Разложение хвойной подстилки (за исключением лиственницы) затрудняется также смолистостью хвои и наличием воскового налета на ней. В смешанных хвойно-лиственных древостоях процесс разложения опада и подстилки происходит быстрее, чем в чистых или сосновых древостоях.

Анаэробные процессы разложения опада и подстилки приводят к разрушению целлюлозы и накоплению лигнина.

При низких температурах и высокой влажности подстилки и при ограниченном доступе кислорода процессы разложения подстилки замедляются, происходит ее накопление и оторфование. В противоположных условиях происходит быстрая минерализация опада и подстилка может не образовываться.

Органические вещества переходят в почву в виде растворов. Лесные подстилки разлагаются по фульватному типу и по гуматному типу. Фульватное разложение характерно для лесотундровых и северотаежных лесов, гуматное - для лесостепных и степных районов.

С.В.Зонном (табл. 4) дана группировка лесных подстилок на основе отношения гуминовых кислот к фульвокислотам (С_г : С_ф)

Таблица 4. Группировка лесных подстилок

Группа	Сг: Сф	Гумусонакопление в горизонте А	Действие на минеральную часть почвы
Фульватная	меньше 0,2	Почти отсутствует	Наиболее агрессивное
Гуматно-фульватная	0,2 - 0,5	Слабое	Агрессивное
Фульватно-гуматная	0,5 -0,7	Среднее	Слабоагрессивное
Гуматная	больше 0,7	Интенсивное	Аккумулятивное

Наибольшими запасами общего углерода и азота отличаются торфяные, торфянистые и некоторые грубогумусные подстилки (углерода до 24-36 т, азота до 1,4 т). Большие запасы азота в этих случаях не означает, что они доступны для растений. Азот здесь находится в малодоступной для растений форме, гумификация затруднена и требуются специальные меры для превращения его в усвояемые формы.

Быстро гумифицируются листья древесных пород, листья являются основным источником перегноя. В грубой подстилке еловых лесов процессы нитрификации отсутствуют или протекают крайне медленно. Примесь березы в ельниках или липы в сосняках усиливает процессы нитрификации, которому способствуют также многие травянистые растения. К древесным и кустарниковым породам, способствующим разложению подстилки и гумусообразованию относятся липа, лещина, береза, лиственница, бук, ильмовые, ольха, граб, ясень, рябина, дуб. Они образуют муллевые подстилки, характеризующиеся выраженным процессом нитрификации. Ель, пихта, а также растения из мохового покрова (особенно сфагнум и кукушкин лен) замедляют разложение подстилки и затрудняют образование гумусовых веществ. Это так называемый грубый гумус.

Разреживание древостоя, усиливающее приток тепла и влаги к поверхности подстилки, благоприятно для ее разложения и гумификации. Однако при этом надо учитывать характер напочвенного покрова. Древесная порода может быть хорошим гумусообразователем, но если после прореживания поселяются злаки или кукушкин лен, ослабляется образование мулля, ухудшается почва. Такие явления возможны в березняках. Листья осины различаются у старых и молодых деревьев. Молодые деревья осины скручиваются после опадения и способствуют разложению подстилки. Старые деревья осины имеют плотную листву, листья не скручиваются, что затрудняет их разложение.

Сосновый опад намного уступает опаду большинства лиственных пород по способности гумусообразования. На бедных песчаных почвах ее роль как гумусонакопителя значительна. Имеется много фактов образования гумусового слоя под сосной за сравнительно короткий период - за 20-30 лет.

Большие изменения в мощности и качественных особенностях лесной подстилки и гумуса происходит под влиянием лесных пожаров, рубок, очистки мест рубок и т д.