Лесных питомников южного урала и оптимизация их лесорастительных свойств
Научный консультант: доктор биологических наук Ф.И.Хакимов Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор М.И.Дергачева доктор биологических наук, профессор Л.О.Карпачевский доктор биологических наук, профессор И.К.Хабиров Ведущая организация: Институт биологии Уфимского научного центра РАН Защита состоится «_7»апреля2004 г. в 14 часов_ на заседании диссертационного совета Д 212.267.09 в Томском государственном университете по адресу: 634050, г.Томск, пр. Ленина, 36, Главный корпус, ауд. 119, (fах 3822-426201).
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим присылать в диссертационный совет ТГУ ученому секретарю.
С диссертацией можно ознакомится в Научной библиотеке Томского государственного университета Автореферат разослан «5_»марта2004 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук С.П. Кулижский Актуальность темы. Почвы и произрастающие на них леса являются важнейшими компонентами био сферы, которые испытывают интенсивное антропогенное воздействие. В результате такого воздействия проис ходит деградация лесных экосистем вплоть до полного их уничтожения, что обусловливает необходимость проведения лесовосстановительных работ. Для этого требуется посадочный материал древесных пород, устой чивых к современной экологической ситуации, который выращивается в лесных питомниках.
Лесопосадочный материал, выращиваемый в питомниках республики Башкортостан (РБ), занимающих в целом площадь около 1,2 тыс. га, используется для восстановления вырубаемых лесов и лесоразведения на зем лях сельскохозяйственного пользования, рекультивации нарушенных земель, облесения овражно-балочных систем и крутых склонов, озеленения мест массового отдыха населения.
На Южном Урале, особенно в пределах РБ, закладка лесопитомников, согласно существующим прави лам, ОСТам и ГОСТам, предусматривающим соблюдение ряда условий (равнинность участка, легкий грануло метрический состав, отсутствие дополнительного увлажнения и др.) затруднено из-за гористости территории и наличия в почвенном покрове почв тяжелого гранулометрического состава, которые составляют более 70%.
Поэтому создание лесопитомников на этой территории требует не только индивидуального подхода к выбору участков, но и тщательного изучения почв. Требуются также знания закономерностей поведения почв во вре мени при интенсивном использовании питомников.
Интенсивные антропогенные нагрузки на почвы имеют место с самого начала освоения площадей под лесопитомники. В основном это были участки, находящиеся под лесонасаждениями (редколесье), под сенокос ными угодиями (вблизи леса), а иногда и вышедшие из-под сельскохозяйственных угодий. Их воздействие про является, прежде всего, в том, что корни корчеванных деревьев с ризосферной почвой и подстилкой вывозятся за пределы освояемой площади, причем полное отторжение растительной биомассы высокогумусированного мелкозема при выкопке сеянцев и саженцев происходит постоянно. Постоянное механическое воздействие на почвы техники, сопровождающее посадку, выкопку и вывоз лесопосадочного материала, а также применение химических средств, используемых для предпосевной обработки семян, борьбы с болезнями и вредителями сеянцев, уничтожения сорной растительности и, кроме того, загрязнение поллютантами, токсикантами, выпа дающими с атмосферными осадками, приводит к глубоким изменениям в почве, к нарушению динамического равновесия их с окружающей средой.
Однако если факт нарушений почв фиксируется многими авторами, количественные оценки процессов, происходящих в них при длительном использовании лесопитомников, представлены редкими работами. Работ, характеризующих почвы лесопитомников Южного Урала немного, и все они посвящены тем или иным част ным вопросам. В то же время недостаточно данных о выносе древесными растениями гумуса, азота, фосфора и калия, необходимых для установления оптимальных доз внесения удобрений, не охарактеризован микроэле ментный и ферментативный фон выращивания сеянцев, не изучены многие другие вопросы, позволяющие представить особенности функционирования системы почва-растение в лесных питомниках. Комплексного изучения длительного использования почв питомников и процессов их функционирования в разных эколого географических условиях в пределах одного региона и в таком объеме, как в настоящей работе, до сих пор не проводилось.
В связи с этим были проведены многолетние исследования почв 116 лесных питомников, расположен ных на территории Приуралья, Зауралья и в горной части (РБ) и проведено обобщение результатов в целях пре дотвращения необратимых изменений почв, разработки мероприятий по оптимизации питательного режима, получения посадочного материала высокого качества, повышения устойчивости растений к колебаниям усло вий произрастания.
Цель работы: Выявить причины, направленность и количественные уровни изменений во времени почв лесных питомников Южного Урала и дать теоретическое обоснование приемов оптимизации их лесорас тительных свойств.
Задачи исследований предусматривали:
оценить современное состояние почв лесных питомников Южного Урала и выявить их особенности по сравнению с почвами естественных лесных угодий;
изучить динамику лесорастительных свойств почв лесных питомников и установить направленность их изменений во времени;
дать количественные оценки выноса питательных элементов и гумуса сеянцами хвойных и лиственных пород на различных почвах;
выявить особенности количественного и качественного состава сеянцев в зависимости от свойств почв;
обосновать причины изменений почв под влиянием использования лесопитомников;
дать теоретическое обоснование приемов оптимизации почв для выращивания лесопосадочного мате риала высокого качества.
Научная новизна. Впервые дан наиболее полный эколого-генетический анализ свойств почв лесо питомников Южного Урала;
установлена направленность основных процессов, происходящих в почвах под воздействием выращи ваемых растений при использовании их под лесопитомники;
впервые для основных почв питомников получены количественные оценки выноса фитомассы биоген ных и литогенных элементов и гумусированного мелкозема посадочным материалом при его отчуждении – процесса, снижающего плодородие почв и приводящих к их деградации;
определены критически допустимые уровни изменения основных свойств почв питомников (содержания гумуса, питательных элементов, рН и др.) разработаны рекомендации по применению породного состава деревьев и кустарников соответственно почвенным условиям;
обоснованы рекомендации по оптимизации лесорастительных свойств почв с целью повышения количе ства и качества посадочного материала, включающие сохранение и/или улучшение структурного состояния почв, дозы и сроки внесения органо-минеральных удобрений, изменение микроэлементного фона, а также из весткование, орошение и агротехнические приемы.
Теоретическая и практическая значимость. Установленные на основе комплексного изучения причи ны, направленность и количественные оценки изменений во времени почв лесных питомников вносят сущест венный вклад в развитие проблемы взаимосвязи системы растение-почва и теоретических основ поведения почв в меняющихся природных условиях под влиянием антропогенных нагрузок.
По материалам картографирования почв лесных питомников издана монография “Почвы лесных питом ников и пути их рационального использования“ (1974). Разработаны рекомендации по применению органиче ских и минеральных удобрений при выращивании посадочного материала в питомниках и школах (Система рекомендаций по ведению лесного хозяйства Башкирской АССР, 1976);
по выращиванию посадочного мате риала для защитного лесоразведения в Башкирском Зауралье (О защитном лесоразведении в Башкирском За уралье, 1998). Материалы исследований автора вошли в “Наставления по выращиванию посадочного материа ла древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках Уральского региона” (1998). Картографические ма териалы – карто-схемы, карты, почвенные очерки, а также созданные мониторинговые стационары могут быть полезными в учебном процессе при подготовке почвоведов, экологов-инженеров лесного и лесопаркового хо зяйства.
Предложенная автором система мер оптимизации почв для выращивания лесопосадочного материала высокого качества может использоваться не только в лесопитомниках на территории Башкортостана, но и близ ких по природным условиям территориях.
Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежит постановка проблемы, разработка про граммы исследований и непосредственное участие в ее реализации: проведении изучения почв питомников и прилегающих к ним естественного леса, в постановке и проведении многофакторных полевых опытов, лабора торный анализ образцов почв и растений, камеральная обработка материалов, систематизация и обобщение исходных данных, дисперсионный анализ полученной информации, формулирование и обоснование выводов.
Защищаемые положения. 1. Специфика функционирования почв лесных питомников Южного Урала в пределах Башкортостана обусловливается их тяжелым гранулометрическим составом, полным систематиче ским отчуждением растительной массы, постоянным выносом части гумусированного мелкозема, механиче ским нарушением структуры и сложения при обработке, а также постоянными воздействиями химических ве ществ в виде удобрений, химических средств защиты растений и кислотных дождей.
2. Интенсивная минерализация органического вещества, вынос гумусированного мелкозема, питатель ных макро- и микроэлементов, а также агротехнические приемы приводят к направленным изменениям боль шинства важнейших свойств почв, ухудшающим условия произрастания посадочного материала (сеянцев и саженцев).
3. Комплексный подход к количественной оценке лесорастительных свойств почв лесных питомников позволяет установить критически допустимые пределы изменений основных свойств почв и рекомендовать систему мер оптимизации минерального питания для выращивания древесных растений, устойчивых к небла гоприятным внешним экологическим условиям при максимально низкой степени деградации почв.
Апробация работы. Основные положения и материалы исследований опубликованы в 86 печатных ра ботах. Они были представлены на VI делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов (Тбилиси, 1981);
II Всероссийском съезде почвоведов (Санкт-Петербург, 1996);
на Всесоюзных конференциях “Регуляторы роста и развития растений” (Москва, 1981) и “Биология почв антропогенных ландшафтов” (Днепропетровск, 1991);
на Международных конференциях “Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационная деятельность на предприятиях лесного комплекса” (Воронеж, 2002), “Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО” (Уфа, 2003), “Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов” (Казань, 2003);
в работе IX, X и ХI школ “Экология и почвы” (Пущино, 1999, 2001, 2002);
на VIII Всеуральской научной конференции “Вопросы географии, охраны природы и природопользования” (Уфа, 1972);
Всероссийском семинаре “Опыт выращивания посадочного материала в условиях Уральского региона” (Уфа 1994);
а также на 14-ти региональных научных и научно-практических конференциях разного уровня (Россия,1975-2002).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов, 12 приложений, изло жена на 369 страницах, содержит 94 таблицы и 28 рисунков. Список литературы насчитывает 508 наименова ний, в том числе 43 иностранных.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Проблема взаимосвязи почва – древесная растительность в лесных питомниках* Взаимоотношения между древесной растительностью и почвами менее всего изучены в лесных питом никах. Анализ работ, освещающих вопросы взаимосвязи почв и растения в лесопитомниках показывает, что, во-первых, почвы в питомниках существенно отличаются от почв естественных лесных ценозов, и, во-вторых, при использовании почв для выращивания лесопосадочного материала происходят как процессы, сходные с почвами сельскохозяйственных угодий, так и специфические, присущие только почвам питомников. К послед ним относится полное отчуждение биомассы растений и частичное – мелкозема с их корневой системой, а так же вынос питательных веществ и гумуса с отчуждаемым мелкоземом.
Повышение эффективности использования лесных питомников предусматривает совершенствование технологии выращивания посадочного материала, начиная от хранения и посева семян до посадки сеянцев и саженцев, с учетом лесорастительных свойств почв.
В работах ряда отечественных и зарубежных ученых-лесоводов подчеркивается необходимость монито ринга почв: данные ежегодных потерь гумуса и выноса элементов питания с сеянцами, саженцами древесно кустарниковых пород и мелкоземом требуются для расчета доз внесения удобрений. В этих публикациях также показано, что применение минеральных удобрений обеспечивало более высокую приживаемость и лучший рост сеянцев на лесокультурных площадях.
Установлено, что существует прямая зависимость между плодородием почвы и биологической устойчи востью сеянцев, и что применение удобрений эффективно, но их действие по-разному проявляется на выходе посадочного материала и зависит от богатства почв питательными элементами и их влагообеспеченности.
По имеющимся результатам, потери гумуса из почв питомников сопоставимы с потерями в почвах сель скохозяйственных угодий. Показано также, что действие удобрений на сеянцы и саженцы тесно связано с агро физическими свойствами почв.
Анализ литературных материалов также показал:
- до сих пор отсутствуют количественные оценки выноса гумуса и питательных элементов из почв лес ных питомников и изменение этого процесса во времени при длительном их использовании:
* Из-за малого объема автореферата дать литературные сноски не представляется возможным. Это сде лано в тексте диссертации - слабо изучен биохимический и микроэлементный фон, на котором выращивается лесопосадочный ма териал в разных почвенно-климатических зонах, в том числе в условиях Южного Урала, и его влияние на каче ство сеянцев и саженцев;
- не разработаны нормы внесения минеральных и органо-минеральных удобрений с учетом особенностей почв и выращиваемого посадочного материала;
- не проводились широкомасштабные комплексные исследования почв лесопитомников, охватывающие важнейшие вопросы, связанные с разнообразием почв и экологическими условиями их функционирования.
2. Объекты и методы исследования 2.1. Объекты исследования и их характеристика. Объектами исследований явились почвы 116 лесных питомников и прилегающих к ним лесных территорий, расположенных в различных почвенно-экологических округах Республики Башкортостан (рис. 1). Площади питомников варьируют от 1 до 50 га и более.
В настоящее время на исследуемой территории осталось 112 постоянно действующих питомников, об щая площадь которых составляет 1067 га. Из-за истощения почв в четырех питомниках выращивание посадоч ного материала стало нецелесообразным. В настоящее время третью часть площади питомников занимают па ровые поля, на остальной площади произрастают двух-трехлетние сеянцы и саженцы. Ежегодно в постоянных питомниках выращивается более 100 млн шт. стандартного посадочного материала.
Программа исследований включала следующие работы: детальное полевое обследование почв питомни ков в 4 тура с составлением карт и картограмм;
углубленные исследования свойств почв в химической лабора тории;
стационарные (полустационарные) исследования, в том числе мониторинг.
Полевые работы проводились с 1965 по 2000 гг. На первых этапах изучения проведено картирование почвенного покрова питомников в масштабе 1:2000 согласно методикам, принятым в почвоведении (Общесо юзная…, 1964;
Методические…, 1984) с незначительными изменениями применительно к землям лесопитом ников.
Стационарные исследования проводились в 27 питомниках и предусматривали определение количества отторгаемого органического вещества с биомассой сеянцев и прикорневым мелкоземом, изучение водно физических свойств почв, проведение полевых опытов по установлению доз и сроков внесения удобрений под основные лесообразующие породы.
Изучение влияния лесной растительности на изменение морфологических особенностей и физико химических показателей производилось путем сравнительной характеристики почвы пашни и ризосферы сеян цев под пологом леса на уровне почвенных разновидностей в пределах одного типа.
За период 1965-2000 гг. было проведено четыре тура комплексных крупномасштабных почвенно агрохимических обследований, которые позволили выявить изменение во времени содержания гумуса, пита тельных элементов и других фоновых свойств почв.
Объем выборки для каждой рассматриваемой таксономической единицы почв (тип, подтип, разновид ность) составил n=10-25 и более.
По результатам последнего агрохимического обследования почв 112 питомников современное состояние почв характеризуется низким содержанием гумуса в 49% питомников, подвижного фосфора – в 28%, обменного калия – 7 %. Питомники, почвы которых нуждаются в известковании, составляют 45% от общего их числа.
Анализы почв, торфов, растений, снеговой воды проведены по общепринятым методикам. Водно физические свойства почв изучались в полевых условиях методом залива площадок.
Математическая обработка данных проводилась вариационно-статистическими методами по общеприня тым руководствам (Рокицкий, 1967;
Плохинский, 1970).
3. Условия почвообразования В главе дается характеристика геологического строения, гидрологии, рельефа, климата, растительности, почвообразующих пород и почвенного покрова. Подчеркивается, что многообразие почвообразующих пород, распространенных в районах расположения лесных питомников, обусловило разнообразие свойств почв. Пока зано различие климатических условий в разных районах расположения лесопитомников. Приводятся данные по длительности периода биологической активности – интегрального показателя климатических условий, который в северо-восточной лесостепи составляет 119 дней, южной лесостепи – 137 дней, в Предуральской лесостепи – 148, Зауральской – 128 дней и в горно-лесной зоне – 114 дней (Хазиев и др., 1991).
Ведение хозяйства в питомниках приводит к серьезным изменениям самих условий почвообразования:
1) Интенсивная обработка почв питомников приводит к оптимизации водно-воздушного режима и в то же время способствует интенсивной минерализации органического вещества в почве, включая и гумусовые соединения.
2) Практически полное отчуждение растительной массы из почвы, что резко нарушает баланс органиче ского вещества в почвах питомников, вызывая уменьшение объема биологического круговорота в ней и усили вая минерализацию ранее накопленного органического вещества – гумуса.
3) Отчуждение ризосферной почвы при выкопке посадочного материала приводит к постепенному уменьшению мощности наиболее активной части почвы, обеднению почвы питательными элементами, сниже нию ее ферментативной активности.
4) Периодическое внесение органических и минеральных удобрений в почвы и проводимые мелиорации (известкование, орошение и др.) способствуют активизации биологических и биохимических процессов в них и придают колебательный характер изменениям основных свойств почв во времени. Это очень важные мероприя тия, позволяющие поддерживать показатели основных свойств почв выше критического уровня.
Вследствие этих воздействий в почвах питомников создаются иные условия почвообразования по срав нению с естественными. Почвы питомников, находясь в идентичных макроусловиях с аналогичными почвами под лесами, в значительной мере отличаются от них по конкретному проявлению этих условий. Они по всем показателям основных факторов почвообразования переходят в другую экологическую «нишу». Естественно, все это со временем проявляется в свойствах почв, их поведении и, как следствие, в плодородии.
4. Лесорастительные свойства основных почв питомников В главе дается подробная характеристика лесорастительных свойств основных типов почв лесных пи томников и их естественных аналогов Южного Урала в пределах РБ. Приводятся и обсуждаются результаты многолетних исследований морфологических, физических (гранулометрический и структурно-агрегатный со став, водно-физические свойства), физико-химических (реакция среды, гидролитическая кислотность, состав и соотношения поглощенных оснований, емкость обмена), агрохимических (содержание гумуса, валовых и под вижных форм азота, фосфора, калия) свойств основных почв лесопитомников и их аналогов под естественными насаждениями, а также характеристики микроэлементного и биохимического фонов.
Оценка среднестатистических параметров на основе 10-35 повторностей, в том числе достоверности раз личий и коррелятивных связей, позволила выявить влияние разных свойств почв на их лесорастительную спо собность.
Лесные питомники в Башкортостане заложены на всех основных почвенных типах. Однако площади раз личных почв, занятых питомниками, сильно различаются (табл. 1). Серые лесные почвы и черноземы, встре чающиеся как в Приуралье, так и в Зауралье, занимают 70% площади почв под питомниками. Остальные 30 % приходится на дерново-подзолистые и аллювиальные почвы, а также почвы горных территорий. Для почв об следованных питомников характерен различный гранулометрический состав, причем преобладают тяжелосуг линистые и глинистые почвы. Почвы, сформировавшиеся на делювиальных отложениях, имеют тяжелосугли нистый и глинистый состав, на элювиально-делювиальных четвертичных отложениях, а также на третичных песках – легкосуглинистый и супесчаный.
4.1. Почвы Приуралья представлены дерново-подзолистыми, серыми лесными и черноземами.
Дерново-подзолистые почвы занимают незначительную часть, всего 46,6 га или 4,1% от общей площади питомников. Они представлены супесчаными и легкосуглинистыми разновидностями. По сравнению с почвами естественных биогеоценозов, они имеют в 1,5-2,0 раза большую мощность гумусового (пахотного) горизонта (27-28 см по сравнению с 13-15 см), поскольку после раскорчевки леса подзолистый горизонт А2 был вовлечен в пахотный слой. Дерново-подзолистые почвы отличаются невысоким содержанием и запасами гумуса (до 2,7 2,8% и 68-76 т/га гумуса в слое 0-25 см в разных по гранулометрическому составу почвах), которые в естест венных аналогах превышают таковые в 1,5 раза, а также низким и/или средним уровнем обеспеченности под вижными питательными элементами (Чурагулова, 1974, 1976, 2003). Эти почвы характеризуются в основном сильно-среднекислой реакцией среды, невысоким содержанием поглощенных оснований с преобладанием кальция, невысокой степенью насыщенности основаниями, что свидетельствует о необходимости в питомниках известкования, мергелевания и применения физиологически щелочных минеральных удобрений.
Серые лесные почвы занимают 422,1 га или 37,2% от общей площади питомников. Они сформированы на делювиальных, элювиально-делювиальных, а также древнеаллювиальных отложениях различного грануломет рического состава и приурочены к вытянутым пологим склонам водоразделов, увалам, выровненным склонам различной экспозиции, поэтому почвы имеют разный гранулометрический состав, при явном преобладании тяжелых почв.
В почвенном покрове лесопитомников встречаются все подтипы серых лесных почв. По сравнению с ес тественными аналогами пахотные серые лесные почвы лесных питомников характеризуются ухудшенной (глы бисто-пылеватой) структурой и водопрочностью. Коэффициент структурности почв под пологом леса в 2– раза превышает аналогичные показатели почв посевного отделения, где его величина колеблется в пределах 2,1-3,0 (табл.2). В то же время, результаты показывают, что растения влияют на структурность почв, поскольку во всех случаях по сравнению с парующейся почвой коэффициент структурности выше в почвах, занятых рас тениями.
Почвы под пологом леса обладают высокой водопрочностью агрегатов. Там только 13% структурных от дельностей более 1 мм размывается водой, тогда как в посевном отделении лесопитомников этот показатель увеличивается до 64%. Водопрочность структуры в почвах школьного отделения выше, чем в посевном, так как при выращивании саженцев, особенно медленнорастущих пород из-за ограниченного механического воздейст вия, процесс обесструктуривания происходит медленнее. Выпадение дождей и частые поливы способствуют ускорению обесструктуривания почв.
Таблица 1. Структура площадей почвенного покрова лесных питомников Всего в т.ч. по гранулометрическому составу, га № Типы и подтипы почв га % супес- легкосуг- среднесуг- тяжелосугли глинистые чаные линистые линистые нистые Приуралье 1 Дерново-подзолистые 46,6 4,1 31,1 15,5 - - 2 Серые лесные, 422,1 37,2 33,0 32,2 5,0 183,5 168, в т.ч. светло-серые 58,2 5,1 33,0 - - - 25, серые 101,9 9,0 - 29,8 - 55,0 17, темно-серые 262,0 23,1 - 2,4 5,0 128,5 126, 3 Черноземы 317,5 27,7 - - 21,6 161,3 134, в т.ч. оподзоленные 206,6 18,1 - - - 72,0 134, выщелоченные 77,3 6,7 - - 15,0 62,3 типичные 33,6 2,9 - - 6,6 27,0 Горный Урал (Южный) 4 Горные лесные 128,0 11,2 - - - 49,0 79, в т.ч. серые 26,0 2,2 - - - - 26, темно-серые 68,6 6,0 - - - 15,6 53, ч. оподзоленные 18,9 1,7 - - - 18,9 ч. выщелоченные 14,5 1,3 - - - 14,5 Зауралье 5 Темно-серые лесные 4,8 0,4 - - - 4,8 Черноземы 53,3 4,7 - - - 18,2 35, в т.ч. оподзоленные 18,2 1,6 - - - 18,2 выщелоченные 10,0 0,9 - - - - 10, обыкновенные 20,6 1,8 - - - - 20, южные 4,5 0,4 - - - - 4, Луговые черноземовидные 21,6 1,9 - - - 21,6 оподзоленные Почвы речных пойм 6 Аллювиальные луговые 150,4 13,1 - 11,2 67,5 66,7 5, в т.ч. зернистые 33,2 2,9 - 11,2 - 22,0 ореховато-зернистые 82,5 7,2 - - 67,5 15,0 черноземовидные 34,7 3,0 - - - 29,7 5, Всего по 116 питомникам 1144,3 100 64,1 58,9 94,1 505,1 422, В т.ч. по 112 питомникам 1067,0 64,1 58,9 94,1 481,3 368, Таблица 2. Коэффициенты структурности и водопрочности серых лесных почв Коэффициент водопрочно Угодье, порода, возраст Коэффициент сти агрегатов в зависимости структурности от размеров, мм более 1,0 менее 0, Пар чистый 2,1 0,36 0, Ризосфера ели 3х лет 3,0 0,47 0, Вне ризосферы ели 3х лет 2,6 0,45 0, Школа ели колючей (2+3) 2,8 0,72 0, Липняк снытьево-крапив. 6,1 0,87 0, (0-25см) Анализ результатов изучения физико-химических и агрохимических свойств серых лесных почв показал, что в почвах питомников все свойства зависят от подтипа, гранулометрического состава и их использования (табл.3). Сравнение пахотных почв питомников и их лесных аналогов позволило установить, что после распаш ки в процессе выращивания посадочного материала существует тенденция изменения практически всех физико Таблица 3. Средние показатели физико-химических и агрохимических свойств пахотного горизонта серых лесных почв (n= 12-53) Грануломет- ГК* Обменные основания Подвижные рический Гу- рН Са2+ Мg2+ P2O5 K2O состав мус, сол % мг-экв/100г почвы мг/100г Светло-серые лесные Супесчаные 2,42 4,8 3,28 8,9 2,6 11,5 4,2 5, Глинистые 2,78 4,5 7,15 17,0 9,2 26,2 1,6 13, Серые лесные Супесчаные 4,04 4,9 3,27 8,6 2,2 10,8 5,2 8, Легкосу- 4,19 5,0 2,93 15,6 4,8 20,4 3,6 12, глинистые Тяжелосу- 5,60 4,6 5,62 22,9 6,2 29,1 4,2 14, глинистые Глинистые 6,20 4,4 7,74 19,6 4,6 24,2 4,3 13, Темно-серые лесные Тяжелосу- 8,1 5,1 8,08 29,7 8,4 38,1 3,6 14, глинистые Глинистые 10,09 5,0 9,06 32,7 7,8 40,5 4,6 12, *ГК – гидролитическая кислотность химических и агрохимических свойств, обусловливающих ухудшение лесорастительных свойств (Чурагулова, 1974, 2003). Известно, что с биомассой сеянцев и саженцев и прикорневой почвой отчуждаются не только мак ро-, но и микроэлементы, особенно подвижные их формы, однако сведений о содержании микроэлементов в почвах лесных питомников до сих пор не было. Отсутствуют сведения и о содержании микроэлементов в лес ных почвах. Поэтому сравнение проводилось по отношению к почвам сельскохозяйственных угодий (Шарова и др., 1973, 1975).
Результаты показали, что содержание микроэлементов в серых лесных почвах неодинаково в разных подтипах, но значительно меньше, чем в почвах сельскохозяйственных угодий, что подтверждает большую роль выноса их с прикорневым мелкоземом (табл.4). Ферментативный потенциал серых лесных почв естест венных ценозов в целом достаточно благоприятен для роста и развития растений.
Таблица 4. Содержание подвижных микроэлементов в серых лесных почвах питомников Микроэлементы Содержание микроэлементов, мг/кг почвы минимальное максимальное среднее Серые лесные тяжелосуглинистые Бор 0,29 0,41 0, Марганец 64,7 102,1 83, Молибден 0,10 0,16 0, Цинк 8,00 12,30 10, Медь 2,40 3,20 2, Кобальт 1,13 1,41 1, Темно-серые тяжелосуглинистые Бор 0,25 0,28 0, Марганец 16,10 19,10 17, Молибден 0,13 0,23 0, Цинк 10,00 11,00 10, Медь 0,70 1,20 0, Кобальт 0,63 0,82 0, Серые лесные. Почвы сельскохозяйственных угодий Бор 0,32 0,48 0, Марганец 77,30 100,80 88, Молибден 0,30 0,80 0, Цинк 6,20 14,10 11, Медь 1,20 10,40 4, Кобальт 3,80 4,60 4, Таблица 5. Ферментативная активность серых лесных почв Го- Уреаза, Инвертаза, Дегидро-Фосфа- Протеа- Ката ри- мг NH3 мг глюкозы геназа,таза, мг за, мг ла зонт мг ТФФ фенол- тирозина за,мл фталеина О Татышлинский питомник Р.26-67.Серая лесная тяжелосуглинистая. Сосна обыкновенная двухлетняя.
Ап 0,92 0,82 0,324 0,13 1,2 3, Ап 0,52 0,60 0,312 0,06 1,1 2, А2В 0,46 0,15 0,269 0,06 0,9 1, Р.30-67. Ельник липовый разнотравный.
А0 5,20 0,96 0,251 2,40 2,5 4, А1 4,23 0,17 0,128 1,95 1,3 3, А1 0,53 0,05 0,040 1,12 1,2 2, В1 0,18 0,03 0,038 - 0,9 2, В2 0,12 0,02 0,081 - - Тавтимановский питомник Р.50-87.Темно-серая лесная глинистая. Ель сибирская однолетняя.
Ап 1,26 1,79 0,278 1,54 1,169 3, А2В 0,61 1,66 0,249 1,25 0,390 4, В1 0,58 1,03 0,036 1,10 0,250 3, В2 0,14 0,80 0,024 1,80 0,110 3, Р.51-87. Школа ели колючей (голубой).
Ап 2,32 2,95 0,181 2,1 0,225 5, А2В 0,85 1,08 0,024 1,7 0,117 3, В1 0,65 0,95 0,019 1,0 0,090 2, В2 0,41 - - - - 2, Р.52-87. Липняк снытьево-крапивный.
А0 3,44 3,65 0,145 3,44 1,562 5, А1 2,15 2,45 0,172 3,03 0,460 4, А2В 0,95 1,96 0,098 2,50 0,264 4, В1 - - - - 0,164 6, Р.53-87. Липняк снытьевый.
А0 3,9 3,58 0,328 2,56 1,02 4, А1 1,89 2,05 0,205 1,98 0,45 3, Примечание: Уреаза, инвертаза, дегидрогеназа, протеаза ( мг на 1 г почвы за 24 ч), фосфатаза (мг на 1 г почвы за 1 час) Максимально высокая активность ферментов (табл.5) отмечается в лесных подстилках, где ее уровень в 3-6 раз выше, чем в гор. А1. В почвах лесных питомников активность практически всех ферментов ниже, за исключением дегидрогеназы. Наблюдаемое снижение биохимической активности в почвах питомников может быть существенным фактором изменения их эффективного плодородия и ухудшения лесорастительных свойств. Исследования показали, что в темно-серой лесной глинистой почве уреазная, инвертазная и дегидро геназная активности имеют прямую коррелятивную связь с показателями структурности и водопрочности агре гатов размером более 1,0 и менее 0,25 мм (Чурагулова и др., 2000). Это позволяет предполагать, что факторы, улучшающие структуру и водопрочность агрегатов серых лесных почв питомников, будут способствовать и улучшению в целом их ферментативного фона.
Большое влияние на свойства почв оказывает гранулометрический состав. Для выявления взаимосвязи гранулометрического состава с некоторыми морфологическими и лесорастительными её свойствами почв вы числены парные коэффициенты корреляции. В серых лесных почвах существует достоверная обратная корреляция между мощностью гумусового горизонта и содержанием в нем гумуса. Эта закономерность уста новлена для почв разного гранулометрического состава.
Достоверная и наиболее тесная прямая корреляция выявлена для ряда показателей лесорастительных свойств почв с илом. Предложены уравнения регрессии (табл.6).
Наиболее тесная коррелятивная связь обнаружена между содержанием ила, гумуса и емкостью поглоще ния (рис.2), причем тесная корреляционная связь между содержанием гумуса и емкостью поглощения сохраня ется при любом гранулометрическом составе почв.
Таблица 6. Зависимость свойств почв от содержания в ней ила Свойства почвы (У) Коэффици- Ошибка, Досто- Уравнение ент регрес- +mt верность, регрессии сии, b t Мощность гумусово- -0,53 0,08 6,62 У=29,21-0,53x го горизонта, см Содержание гумуса, +0,20 0,06 3,40 У=0,2х+1, % Подвижный калий, +0,35 0,13 2,70 У=0,35х+5, мг/100г почвы Емкость поглощения, +0,76 0,20 3,80 У=0,76х+11, мг-экв/100г почвы Примечание: х - содержание ила, %;
учитывая, что при n=15 значение критерия Стьюдента tst={2,24,2}, полученные ко эффициенты прямолинейной регрессии достоверны;
Результаты рассмотренного выше анализа приводят к следующим выводам, имеющим практическое зна чение:
– углубление пахотного слоя серых лесных почв должно обязательно сопровождаться внесением в него ор ганических веществ (удобрений).
Рис. 2. Связь между содержанием гумуса, ила и емкостью поглощения в серой лесной почве – на почвах легкого гранулометрического состава в целях повышения содержания гумуса следует увеличи вать емкость поглощения, например, внесением в почву ила или компостов, в состав которых входят шламы с высоким процентом илистых частиц.
Таким образом, в процессе выращивания посадочного материала в серых лесных почвах происходят су щественные изменения важнейших свойств: ухудшается структурное состояние тяжелосуглинистых и глини стых почв, изменяются водно-физичекие свойства, происходит подкисление пахотного слоя, уменьшается со держание гумуса, снижается активность ферментов, в особенности из класса гидролаз (таких, как уреаза, ин вертаза), осуществляющих мобилизацию усвояемых форм азота. Все это отрицательно сказывается на плодоро дии почв и впоследствии ведет к снижению выхода посадочного материала с единицы площади.
Черноземы в лесных питомниках занимают 317 га или 27,7% от их общей площади и представлены оподзоленным, выщелоченным и типичным подтипами;
по гранулометрическому составу - средне-, тяжелосуг линистые и глинистые, преобладают – тяжелосуглинистые.
Гумусовый горизонт, как правило, имеет комковато-пылеватую структуру в почвах питомников и хоро шо выраженную зернистую – в почвах естественных ценозов. Коэффициент структурности этих почв в питом никах составляет 2,8 в пахотном, 6,2 в подпахотном слое, в почвах под лесами – достигает в среднем 8,2, что свидетельствует об ухудшении структуры почвы в питомниках.
Сравнение показателей структурно-агрегатного состава почв различных вариантов использования (пар, ризосфера и вне ризосферы, лесонасаждение) показало наличие отчетливо выраженных здесь различий в струк туре и водопрочности почвенных агрегатов между почвами питомника и почвами рядом произрастающих ле сонасаждений. Так, коэффициент структурности почв естественных ценозов в 2,2-3,4 раза превышает анало гичный показатель почв посевного отделения, где он колеблется от 2,5 до 3,9. Значения коэффициента струк турности свидетельствуют о некотором улучшении структуры почвы в ризосфере сеянцев, где выше также во допрочность агрегатов. Высокая водопрочность агрегатов характерна для лесных почв, где размывается водой только 11% структурных отдельностей размером 1 мм, тогда как в посевном отделении этот показатель увели чивается до 79%, что, как было отмечено, характерно и для серых лесных почв.
Черноземы по содержанию гумуса относятся к тучным (9%) и среднегумусным (около 8%). По содер жанию подвижного фосфора почвы являются слабо- или среднеобеспеченными, а подвижного калия – средне- и высокообеспеченными. Установлена высокая изменчивость содержания минеральных форм азота по периодам года в зависимости от вида использования данных почв (Чурагулова, Садыкова, 2001).
Разные подтипы черноземов различаются по содержанию подвижных форм микроэлементов, однако для них характерна повышенная степень обеспеченности бором и цинком, очень низкая – медью и марганцем, низ кая – молибденом и более низкий в целом уровень содержания микроэлементов по сравнению с почвами сель скохозяйственных угодий, как это отмечалось и для серых лесных почв.
Существует достоверная разница по основным лесорастительным свойствам, как между подтипами чер ноземов однородного гранулометрического состава, так и в пределах одного подтипа на уровне разновидностей (табл. 7), как это установлено и для серых лесных почв. Таким образом, в целом черноземы характеризуются хорошими лесорастительными свойствами, кроме черноземов типичных карбонатных, в которых выявлена сла бощелочная среда, слабая структурность, недостаточная влагообеспеченность.
В черноземах как и в серых лесных почвах, наблюдаются отрицательные последствия антропогенного воздействия, ведущие к таким явлениям, как обесструктуривание, подкисление и обескальцинирование, уменьшение содержания гумуса, подвижных форм фосфора, снижение ферментативной активности почв.
Таблица 7. Достоверность различий выборочных средних значений некоторых свойств черноземов (t факт.) Сравниваемые Гумус, рН Р2О5 К2О почвы % мг/100 г Гумус, рН, подвижные фосфор и калий в слое Ап Чоп тяжелосуглинистые 3,3** 4,3*** 3,7** и легкоглинистые – Чв среднесуглинистые 2,5* 5,0*** и тяжелосуглинистые 1,0 0, *** 11,3*** Чоп и Чв тяжелосуглинистые 1,6 3,7 0, ** *** 4,7*** Чв и Чт тяжелосуглинистые 3,4 4,0 1, Гумус в гор. В1, рН, подвижные фосфор и калий в слое А Чоп тяжелосуглинистые 3,8** 3,2** и легкоглинистые – – Чв среднесуглинистые 2,6* 3,6** и тяжелосуглинистые 1,0 2, ** 13,3*** Чоп и Чв тяжелосуглинистые 0,3 3,5 0, * *** Чв и Чт тяжелосуглинистые 2,8 4,4 0,2 0, Гумус в Ап,В1;
рН, подвижные фосфор и калий в Ап и А 8,5*** 3,2** Чоп тяжелосуглинистые – 0, *** 2,4* легкоглинистые 14, 3 1,5 *** 3,0** Чв среднесуглинистые 27,9 0,8 1, *** 3,3** тяжелосуглинистые 10,7 0,6 1, *** 3,0** Чт тяжелосуглинистые 10,5 – 0, Примечание: достоверность с вероятностью – *– 95%, **– 99%, ***– 99,9%;
прочерк ( – ) означает отсутствие достоверно сти 4.2. Почвы лесопитомников горной части Южного Урала представлены горными серыми лесными (серыми и темно-серыми подтипами) и черноземами (оподзоленными и выщелоченными).Они занимают 128, га или 11,2% от общей площади лесных питомников..
Эти почвы приуроченны к слабопокатым и пологим склонам и их шлейфам, перекрытым делювиальны ми и элювиально-делювиальными отложениями. В почвообразующих породах отмечено высокое содержание вторичных минералов группы монтмориллонита и гидрослюд (Мукатанов, 1994), которые обогащены окислами кремния, алюминия и магния.
Почвы в основном полноразвитые (мощность профиля – более 80 см), глинистые и тяжелосуглинистые.
Особенностью гранулометрического состава является преобладание частиц ила и крупной пыли. Наблюдается низкая прочность структуры, легко разрушающаяся при распашке. При несвоевременной вспашке образуются большие глыбисто-крупнокомковатые отдельности, способствующие ухудшению водно-физических свойств почв.
Горные почвы, по свойствам имея схожесть с равнинными аналогами, отличаются высокой гумусиро ванностью, более кислой реакцией среды, высокой гидролитической кислотностью, небольшой емкостью об мена и низкой степенью насыщенности основаниями, низкой обеспеченностью подвижными формами фосфора и теплом. Они также тяжелее равнинных аналогов по гранулометрическому составу. Существенного различия в содержании подвижных форм калия в однотипных равнинных и горных почвах не найдено.
Результаты математической обработки данных по свойствам горных почв показали, что в абсолютном большинстве случаев точность средней не выходит за пределы 10%. Наибольшей изменчивостью, как и в дру гих почвах, обладают подвижные формы элементов питания. Более устойчивы в пахотном слое – содержание гумуса и реакция среды.
Выявленные свойства горных почв позволяют считать, что известкование данных почв в сочетании с внесением органических и физиологически щелочных минеральных удобрений должно быть обязательным агротехническим приемом при выращивании сеянцев и саженцев древесных пород. В качестве органического удобрения необходимо использовать перегной и компосты, которые способствуют улучшению биологических и физических свойств почв. Применение таких органических удобрений послужит как для обогащения исто щенных почв элементами питания, так и для поддержания теплового режима в корнеобитаемом слое.
Кроме того, из-за поступления дополнительной влаги в весенний период на территорию питомника в ви де поверхностного стока, который в горных условиях формируется на прилегающих выше по рельефу участ ках, задерживаются весенние работы, однолетние сеянцы подвергаются вымоканию. Однако проведение такого специфического агромероприятия, как отвод от питомника поверхностного стока устройством водоотводящих канав, позволит избежать этих явлений в условиях избыточного увлажнения.
4.3. Почвы питомников Зауралья выделены в темно-серые лесные, черноземы оподзоленные, выщело ченные, обыкновенные, южные и лугово-черноземовидные почвы тяжелосуглинистого и глинистого грануло метрического состава. Занимают они 79,7 га или 7% от обследованной территории питомников (табл. 1).
По основным характеристикам встречающиеся в Зауралье темно-серые лесные почвы, черноземы опод золенные и выщелоченные близки описанным в предыдущих разделах почвам Приуралья. Кроме них значи тельную площадь в лесопитомниках занимают черноземы обыкновенные: типичные и карбонатные. Залегают они в нижних частях пологих склонов на почвообразующих породах, содержащих карбонаты кальция, а также и другие соли, включая легкорастворимые. По гранулометрическому составу черноземы обыкновенные явля ются, в основном, глинистыми со значительным содержанием илистой и пылеватой фракции. Содержание фи зической глины составляет в пахотном слое 65,6;
илистых частиц – 32,2;
пылеватых – 25,0%.
Лугово-черноземовидные выщелоченные почвы глинистого гранулометрического состава имеют ограни ченное распространение. Они приурочены только к некарбонатным элювиально-делювиальным глинистым от ложениям в нижней части склона, примыкающего к берегам озера Ургун. Гумусовый горизонт их, мощностью в среднем 47 см, имеет темно-серую, почти черную, окраску и ясно выраженную мелкокомковатую структуру.
В почвообразующей породе проявляются слабые признаки оглеения, связанные с временным поверхностным обводнением и постоянной связью с грунтовыми водами, которые залегают на глубине 120 см и ниже. Эти поч вы имеют слабокислую реакцию среды, высокую гидролитическую кислотность, значительное количество по глощенного кальция (до 30 мг-экв/100 г почвы) и преобладание его над магнием. Они характеризуются высо ким содержанием гумуса, незначительным – подвижных форм фосфора, и повышенным – калия (Чурагулова, 2003).
Почвы питомников Зауралья характеризуются в целом удовлетворительными лесорастительными свой ствами, хотя глинистый и тяжелосуглинистый гранулометрический состав, а также недостаточное количество осадков усложняют выращивание посадочного материала. Организация поливов с учетом данных водно физических свойств почв, применение органо-минеральных удобрений, с учетом условий накопления в почвах гумуса и минеральных элементов, а так же количества и качества отчуждаемых веществ, правильный подбор древесно-кустарниковых пород позволяют добиваться желаемых результатов в выращивании посадочного ма териала, не нанося ущерб потенциальному плодородию почв.
4.4. Почвы речных пойм. Аллювиальные почвы под питомниками занимают 133 га, или 11% от их пло щади (табл.1).
В обследованных питомниках выделены аллювиальные луговые зернистые, аллювиальные луговые оре ховато-зернистые, аллювиальные луговые черноземовидные почвы. Необходимость использования площадей с аллювиальными почвами вызвано трудностями, связанными с характером рельефа Южного Урала и отсутстви ем гидрогеологических условий для организации прудов.
Аллювиальные луговые зернистые почвы занимают в питомниках незначительную площадь, приурочены к низкой пойме, которая часто заливается мутными водами со слабо сортированными отложениями. Профиль сформирован не полностью. Как правило, луговые зернистые почвы имеют облегченный гранулометрический состав и от 10% НСl вскипают с поверхности. В питомническом хозяйстве площади с такими почвами отво дятся под школьное отделение, а также под плантации новогодних елей.
Аллювиальные пойменные луговые ореховато-зернистые, как и зернистые, почвы характеризуются об легченным гранулометрическим составом по сравнению с луговыми черноземовидными. Данные структурно агрегатного состава показали, что в пахотном слое посевного отделения питомника сумма агрегатов размером менее 0,25-10,0 мм составляет только 57 %, тогда как гумусово-аккумулятивном горизонте почв лиственничной культуры достигает 97%. Пахотные почвы потеряли часть структурных отдельностей в процессе выращивания сеянцев и саженцев древесных пород и кустарников.
Преобладающие почвы – аллювиальные луговые черноземовидные характеризуются хорошими лесорас тительными свойствами, поэтому они пригодны для выращивания широкого ассортимента сеянцев и саженцев хвойных и лиственных пород.
Как видим, аллювиальные луговые почвы питомников очень разнообразны по лесорастительным свойст вам, и при ведении хозяйства необходимо учитывать специфические особенности почвенного покрова каждого питомника (Чурагулова, 2003).
Таким образом, почвы питомников Южного Урала характеризуются многообразием типов, подтипов, разновидностей, требующих конкретных методов регулирования плодородия.
В результате использования почв в лесных питомниках в них претерпевают значительные изменения морфологическое строение профиля, структурно–агрегатный состав, водно–физические, физико-химические свойства и активность основных ферментов. При этом изменение основных лесорастительных свойств почв во времени происходит различными темпами. Это связано, с одной стороны, с выносом органического вещества, гумусированного мелкозема, а также макро- и микроэлементов с посадочным материалом, а с другой стороны – с внесением в эти почвы извести, органических и минеральных удобрений и микроэлементов.
5. Взаимовлияние почв и растительности в лесных питомниках 5.1. Взаимодействие почв и сеянцев. Почва и сеянцы тесно связаны между собой, и в процессе выращи вания последних наблюдается как влияние почв на сеянцы, так сеянцев на почву, зависящая от специфики по садочного материала и свойств почв.
Известный процесс дегумификации распахиваемых почв в питомниках протекает значительно интенсив нее, что связано с более интенсивной агротехникой в лесных питомниках и выносом с корнями сеянцев гуму сированной почвы. При изучении почв лесных питомников особое место занимает вопрос о влиянии количест ва выносимых выращиваемыми сеянцами древесных пород элементов на лесорастительные свойства почв.
При выкопке посадочного материала с ним отчуждается не только надземная и подземная части расте ний, но и почва, связанная корнями, причем эта почва совершенно необходима в дальнейшем для успешной приживаемости и роста сеянцев и саженцев на лесокультурной площади. Количество выносимого органическо го вещества, элементов питания и гумусированного мелкозема зависит от различных факторов и условий: фак тического выхода сеянцев с единицы площади, физических размеров сеянцев, гидротермических и почвенных условий (табл. 8).
Таблица 8. Биометрические показатели сеянцев сосны и вынос ими питательных элементов из почв с разным гранулометрическим составом Показатели Статистические показатели Элементы питания М +m t P, % V, % N P2O5 К2О Светло-серая лесная легкосуглинистая. Бакалинский питомник.
Высота, см 18,4 0,32 57,5 1,7 11,4 - - Диаметр корн. шеек, мм 3,9 0,14 27,9 3,6 17,4 - - Вес одного сеянца, г 4,2 - - - - - - Вынос с 1 млн шт. - - - - - 56,0 6,4 14, сеянцев, кг Светло-серая лесная легкоглинистая. Урманский питомник.
Высота, см 15,3 0,30 51,0 2,0 12,2 - - Диаметр корн. шеек, мм 3,3 0,11 3,0 3,3 16,1 - - Вес одного сеянца, г 3,1 - - - - - - Вынос с 1 млн шт. - - - - - 40,0 3,8 9, сеянцев, кг С прикорневой почвой может выноситься большое количество не только гумуса, но и фосфора, калия, азота, а также микроэлементов. Так, например, в темно-серной лесной тяжелосуглинистой почве Иглинского питомника под 3х-летними сеянцами ели содержание гумуса в ризосфере выше, чем вне ризосфере и в парую щейся почве примерно на 1%. Здесь же отмечается повышенное содержание валовых форм азота, фосфора и калия. Аналогичные закономерности выявлены для различных типов почв в разных питомниках при выращи вании разных культур.
Ризосферный эффект проявляется и в ферментативной активности. Так, в ризосфере 2-летних сеянцев активность ферментов выше, чем вне ризосферы и по сравнению с паром. В большинстве почв в ризосферной зоне сеянцев активность ферментов выше в 15-1,8 раза. Во всех обследованных питомниках в ризосфере сеян цев повышена уреазная, протеазная и дегидрогеназная активность. На примере перегнойно-аккумулятивного горизонта почв под лиственными лесонасаждениями показано, что выявляется более высокая активность всех ферментов по сравнению с почвами питомников.
С другой стороны, почвенные условия оказывают прямое влияние на выход посадочного материала и на его биометрические показатели. Так, например, на серых лесных легкосуглинистых почвах Бакалинского пи томника выход стандартных сеянцев сосны за 10 лет составил в среднем 148% к норме, ели – 123%, коэффици ент вариации выхода посадочного материала составил для сеянцев сосны ± 42,9% и для сеянцев ели ±45,7%.
Коэффициент вариации в других питомниках (с тяжелыми почвами) имеет значительно большую величину.
Эти данные свидетельствуют о непостоянстве выхода посадочного материала в питомниках, а также о наличии неиспользованных резервов в лесорастительных свойствах почв. Случаи гибели посевов в значительной степе ни обусловлены также свойствами почв питомников. В качестве примера влияния гранулометрического соста ва на сеянцы сосны и вынос с ними элементов питания приводятся результаты исследований в Бакалинском и Урманском питомниках.
Аналогичные закономерности получены и для других сеянцев, причем, с увеличением их размера увели чивается и вынос из почвы элементов питания (Чурагулова, 2003).
5.2. Отчуждение почвы и вынос элементов питания сеянцами приведены в табл. 9.
Таблица 9. Общий вынос сеянцами лиственных пород органического вещества, гумуса, валовых форм азота, фосфора и калия (в пересчете на 1 млн шт. сеянцев) Почве нная Орган. Гумус Угле- Азот Фос- Калий Вынос масса вещество род фор т (абс. сух. масса) кг (абс. сух. масса) Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Береза 2х летняя.
Бишиндинский питомник С биомассой - 5,4 - 2430 86,6 16,2 16, С почвой 6,9 - 614 356 32,4 13,5 91, Всего 6,9 5,4 614 2786 118,9 29,7 107, Аллювиальная луговая черноземовидная тяжелосуглинистая.
Береза 2х летняя. Ашкадарский питомник С биомассой - 8,11 - 3649 121,2 28,5 19, С почвой 11,8 - 1404 814 74,0 23,8 195, Всего 11,8 8,11 1404 4463 195,1 52,3 215, Аллювиальная луговая черноземовидная тяжелосуглинистая.
Липа 2х летняя. Ашкадарский питомник С биомассой - 2,51 - 1130 41,3 8,6 6, С почвой 7,8 - 928 538 48,9 15,8 129, Всего 7,8 2,51 928 1667 90,2 24,3 135, Дуб черешчатый 1 год С биомассой - 2,4 - 1080 35,25 7,3 5, С почвой 5,1 - 607 352 32,0 10,3 84, Всего 5,1 2,4 607 1432 67,2 17,6 89, В литературе недостаточно данных о выносе элементов питания с посадочным материалом. Кроме того, потребность в удобрениях, как в практике сельского, так и питомнического хозяйства часто определяется ба лансовым методом на основе расчетов количества элементов питания, выносимых из почвы с урожаем и вно симых с удобрениями.
Для определения степени отчуждения из почвы органического (биогенного) вещества и элементов пи тания сеянцами хвойных и лиственных Таблица 10. Вынос гумусированного мелкозема и элементов минерального питания сеянцами хвойных и лист венных пород Гумусир. Органич. Гумус Угле- Азот Фосфор Калий Сеянцы, мелкозем вещество род возраст т/га кг/га Светло-серые лесные глинистые, Урманский питомник Иглинского лесхоза Сосна 2х лет. 10,2 4,60 216 126 28,6 13,3 193, Серые лесные легкосуглинистые, Бакалинский питомник Бакалинского лесхоза Сосна 2х лет 9,1 6,20 336 195 27,2 14,5 163, Ель 2х лет 8,3 2,23 306 177 24,8 13,2 148, Серые лесные пестроцветные, тяжелосуглинистые, Лесной питомник Спецлесопаркхоза Сосна 2х лет 7,8 2,79 437 253 35,1 14,7 85, Лиственница 7,5 2,25 420 244 33,8 14,2 83, (Лц) 2х лет Темно-серые лесные тяжелосуглинистые, Бишиндинский питомник Туймазинского опытного лесхоза Сосна 2х лет 10,0 2,65 894 519 47,1 19,7 132, Лц 2х лет 9,5 1,98 840 487 44,3 18,5 124, Ель 2х лет 10,6 4,14 947 549 49,9 20,8 140, Береза 2х лет 6,9 4,5 614 356 32,4 13,5 91, Темно-серые лесные тяжелосуглинистые, Иглинский питомник Иглинского лесхоза Ель 3х лет 9,3 4,84 342 198 32,6 15,6 Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый, Чишминский питомник Чишминского лесхоза Сосна 2х лет 10,9 4,5 1062 616 62,4 20,4 200, Ель 2х лет 9,7 1,65 946 549 55,7 18,2 152, Аллювиальные луговые черноземовидные тяжелосуглинистые, Ашкадарский питомник Стерлитамакского лесхоза Сосна 2х лет 12,1 2,46 1446 839 76,2 24,5 201, Лц 2х лет 9,6 2,44 1143 663 60,2 19,4 159, Береза 2х лет 11,8 8,11 1404 814 73,9 23,8 195, Липа 2х лет 7,8 2,5 928 538 48,9 15,8 129, Дуб 1 год 5,1 2,4 607 352 31,9 10,3 84, Примечание: Вынос определен при выращивании сеянцев березы, липы, дуба в количестве 1,0 млн шт./га, а ели, сосны, лиственницы - 1,5 млн шт./га.
пород, выращиваемых в различных почвенных условиях, было определено содержание валового азота, фосфора, калия в вегетативных органах сеянцев. Параллельно определялся общий вынос питательных элемен тов с гумусированной почвы.
Приведенные выше в табл. 10 данные показывают, что с корневой системой сеянцев выносится раз личное количество почвы. Кроме гранулометрического состава почвы, на вынос почвы влияет также породный состав выращиваемых сеянцев и их возраст.
Полученные данные позволили рассчитать нормы внесения органо-минеральных удобрений балансовым методом для получения программированного выхода посадочного материала.
5.3. Хвое-листовая диагностика сеянцев как метод определения обеспеченности почв питательными элементами основана на существовании тесной зависимости между концентрацией физиологически важных элементов в ассимилирующих тканях и ростом растений. Наиболее низкие величины содержания элементов в хвое соответствуют неудовлетворительному поступлению его из почвы и сопровождаются резким угнетением ростовых процессов, и обычно выражены внешними симптомами. Улучшение питания вызывает усиление рос товых процессов и, как правило, повышение концентрации элементов в хвое. После достижения оптимальной концентрации дальнейшее увеличение снабжения элементом может вызвать нарастание его концентрации в хвое и листьях, но уже не сказываться на ростовых процессах или может даже тормозить рост.
Таблица 11. Градации обеспеченности сеянцев хвойных и лиственных пород элементами питания (% к абс. сух.
массе) Порода Степень Азот Фосфор Калий обеспеченности Ель сибирская низкая 1,4 0,2 0, средняя 1,4-1,9 0,2-0,4 0,3-0, оптимальная 2,49 0,5 0, Сосна низкая 1,8 0,2 0, обыкновенная средняя 1,8-2,0 0,2-0,3 0,4-0, оптимальная 2,4 0,4 0, Лиственница низкая 2,0 0,5 0, Сукачева средняя 2,0-2,5 0,5-0,6 0,5-0, оптимальная 2,8 0,6 0, Лиственные низкая 2,1 0,3 0, средняя 2,1-2,4 0,3-0,4 0,3-0, оптимальная 2,6 0,4 0, Содержание валовых форм азота в хвое двухлетних сеянцев сосны обыкновенной варьирует (1,7-2,4%).
Минимум азота обнаружен в светло-серых, максимум – в темно-серых лесных почвах. В идентичных лесорас тительных условиях в стволике содержится 1,0-1,5%, в корнях максимальное содержание азота – 1,3% (в черно земах), минимальное – 0,6% (на серых лесных пестроцветных почвах).
Содержание общего азота в хвое сеянцев исследуемых питомников показывают, что сеянцы, выращи ваемые в разных питомниках, для накопления биомассы нуждаются во внесении азотных удобрений.
На основе конкретных данных анализа хвои и листьев (одно-двух-трехлетних растений) определены градации обеспеченности основными элементами питания сеянцев (табл. 11).
Уровни степени обеспеченности валовыми формами азота, фосфора и калия разных пород (хвойных и лиственных) различная.
5.4. Соотношение содержания азота к фосфору в сеянцах как показатель азотно-фосфорного состоя ния почв.
Хвое-листовой метод определения потребности растений в минеральном питании не всегда себя оправ дывает. В каждом случае следует принимать во внимание концентрацию других элементов, их соотношение, а также показатели роста растений. Необходимость учитывать соотношение элементов в хвое подчеркивал Heinsdorf (1966). Данный метод использовали в своей работе Н.Е. Судачкова и другие (1977), которые устано вили, что с ухудшением роста растений соотношение азота к фосфору (N/P) в хвое возрастает. Более узкое со отношение N/P в хвое соответствует лучшим показателем роста.
Соотношение азота к фосфору в вегетативных органах исследуемых сеянцев на почвах, различающихся по гранулометрическому составу, приведены в табл. 12.
Таким образом, при проведении хвое-листового анализа в питомниках недостаточно анализа только хвои на содержание элементов питания. Необходимо знать соотношение N/P и в хвое, и в побегах. Кроме того, ана лиз побегов сеянцев хвойных и лиственных пород следует проводить и для определения поступления различ ных элементов питания из стебля в хвою.
6. Гумус почв лесных питомников и его изменение в процессе использования Почвы питомников испытывают серьезные изменения уже во время подготовки участка, в период пере хода лесного ценоза в агроценоз, когда проводятся корчевка редколесья, вычесывание корней и другие меро приятия. В процессе выращивания посадочного материала из почв питомников периодически отчуждается до т/га органического вещества самими сеянцами и саженцами и более 10 т/га ризосферного мелкозема, богатого гумусом, ферментами и микроорганизмами, то есть наиболее биологически активной прикорневой почвы (Чу рагулова, 1974, 2000).
Таблица 12. Соотношение азота к фосфору (N/P) в сеянцах хвойных и лиственных пород Соотношение N/P Порода, возраст в вегетативных органах во всем растении хвоя стволик корень Светло-серая лесная легкоглинистая. Урманский питомник.
Сосна 2х летняя 13,1 7,5 7,5 10, Светло-серая лесная легкосуглинистая. Бакалинский питомник.
Сосна 2х летняя 8,9 8,9 7,3 8, Серая лесная пестроцветная тяжелосуглинистая. Лесопарковый питомник.
Сосна 2х летняя 5,1 4,1 2,1 4, Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Бишиндинский питомник.
Сосна 2х летняя 5,6 4,9 4,8 5, Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый. Чишминский питомник Сосна 2х летняя 6,5 5,0 4,1 5, Аллювиальная луговая черноземовидная. Ашкадарский питомник.
Сосна 2х летняя 5,4 4,0 4,9 4, Светло-серая лесная легкосуглинистая. Бакалинский питомник.
Ель 2х летняя 8,3 8,0 5,9 7, Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Иглинский питомник.
Ель 3х летняя 10,1 5,1 5,8 7, Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Бишиндинский питомник.
Ель 3х летняя 4,3 4,2 3,1 4, Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый. Чишминский питомник.
Ель 2х летняя 5,9 4,0 5,8 5, Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Бишиндинский питомник.
Лиственница 1 год 4,4 6,2 2,7 4, Серая пестроцветная тяжелосуглинистая. Лесопарковый питомник.
Лиственница 2х летняя 5,5 2,3 3,0 4, Аллювиальная черноземовидная тяжелосуглинистая.
Лиственница 2х летняя 4,8 2,3 3,0 3, Темно-серая лесная тяжелосуглинистая. Бишиндинский питомник.
Береза 1 год 8,4 5,7 2,3 5, Аллювиальная черноземовидная тяжелосуглинистая. Ашкадарский питомник.
Береза 2х летняя 6,7 5,7 2,7 4, Аллювиальная черноземовидная тяжелосуглинистая.
Липа 2х летняя 5,9 4,3 2,8 4, Ухудшение гумусового состояния почв отрицательно влияет на количество и качество посадочного ма териала. Исследования показали, что сеянцы сосны обыкновенной, выращенные на почвах с более высоким содержанием гумуса, при прочих близких условиях (рельеф, мощность гумусового горизонта, гранулометриче ский состав и др.) имели превышение по высоте стволика на 10-15%, по диаметру корневой шейки на 16-20%.
Таблица 13. Изменение содержания гумуса в пахотном слое почв Период, Изменение Разница (±),% Почвы, питомники годы содержания за весь за гумуса, % период год Дерново-подзолистые легко- 1966-1972 3,13-2,3 -0,83 -0, суглинистые. Надеждинский 1972-1979 2,3-2,34 +0,06 +0, питомник 1979-1986 2,36-1,24 -1,12 -0, 1986-1994 1,24-1,7 +0,46 +0, 1994-1998 1,7-1,68 -0,02 -0, Cерая лесная легкосуглини- 1966-1971 3,05-2,38 -0,67 -0, стая. Бакалинский питомник 1971-1980 2,38-3,38 +1,0 +0, 1980-1996 3,38-3,69 +0,31 +0, Серая лесная тяжелосуглини- 1967-1973 5,97-4,69 -1,28 -0, стая. Ключевский питомник 1973-1979 4,69-4,64 -0,05 -0, 1979-1986 4,64-4,9 +0,26 +0, 1986-1996 4,9-5,3 +0,4 +0, Темно-серая лесная тяжело- 1970-1978 7,35-7,32 -0,03 -0, суглинистая. Татышлинский 1978-1984 7,32-7,8 +0,09 +0, питомник 1984-1996 7,8-7,28 -0,52 -0, Чернозем оподзоленный тя- 1969-1975 11,7-8,76 -2,94 -0, желосуглинистый. Толбазин- 1975-1985 8,76-8,6 -0,16 -0, ский питомник 1985-1990 8,6-8,8 +0,2 +0, 1990-1998 8,8-9,8 -1,0 -0, Чернозем выщелоченный 1969-1979 10,5-9,2 -1,3 -0, тяжелосуглинистый. Куюрга- 1979-1989 9,2-8,6 -0,6 -0, зинский питомник 1989-1994 8,6-7,9 -0,7 -0, 1994-1999 7,9-8,2 +0,3 +0, Горная темно-серая лесная 1969-1978 6,3-5,8 -0,5 -0, глинистая. Инзерский пи- 1978-1984 5,8-5,7 -0,1 -0, томник 1984-1987 5,7-4,8 -0,9 -0, 1987-1994 4,8-5,2 +0,4 +0, Аллювиальные черноземо- 1969-1978 10,8-10,2 -0,6 -0, видные тяжелосуглинистые. 1978-1985 10,2-9,1 -1,1 -0, Кашкинский питомник 1985-1995 9,1-11,3 +2,2 +0, Скорость и направленность изменений почвенных процессов по истечении более длительного времени во многом определяется условиями выращивания сеянцев. Например, скорость изменения содержания гумуса будет различной в зависимости от свойств почв (исходное содержание гумуса, гранулометрический состав и др.), ассортимента, возраста, количества выращиваемых пород (отсюда, количество отчуждаемой биомассы и ризосферного мелкозема), от используемых технологий и агротехники (наличие паров, севооборотов, число обработок, использование орошения и др.) и, разумеется, от частоты внесения органических удобрений и от их доз.
В начальный период функционирования питомников в почвах наблюдается общая тенденция снижения количества гумуса. Однако содержание гумуса, достигнув определенных значений, стабилизируется, и в после дующем может наблюдаться некоторое повышение его, и ход его изменений имеет колебательный характер.
Показатели изменения содержания гумуса в почвах за 30-летний период приведены в табл. 13.
Нижний уровень содержания гумуса в почвах питомников необходимо сопоставить с величиной мини мального его содержания в конкретных экологических условиях, обеспечивающих нормальное функциониро вание и устойчивость почв. По результатам исследований, такой уровень равен для дерново-подзолистых почв – 1,8%, светло-серых лесных – 1,4%, серых лесных – 4,7%, темно-серых лесных – 7,3%, черноземов оподзолен ных – 10,1%, выщелоченных – 8,0%, типичных – 7,8%, горно-серых лесных – 4,8%, горных темно-серых лесных – 7,3%, горных черноземов оподзоленных – 8,0%, аллювиальных луговых зернистых – 6,4%, аллювиальных луговых черноземовидных – 9,1% (Чурагулова, 2003).
7. Изменение физико-химических свойств почв питомников В главе излагаются результаты наблюдений за динамикой реакцией почвенной среды, гидролитической кислотности, поглощенных кальция и магния, проведенных в тех же питомниках, что и за содержанием гумуса Периодическое внесение торфо-известковых компостов способствуют улучшению физико-химических свойств, поэтому изменения этих показателей имеют колебательный характер в сторону уменьшения и увели чения с различными темпами.
Показано, что подкисление почвы, которое само по себе вредно для лесной растительности, нарушает также баланс элементов почвенного питания. Подкисляясь, почва изменяет свои физические свойства, снижает ся степень грануляции, повышается слипаемость частиц, почва уплотняется, падает ее воздухо- и водопрони цаемость, вымываются из пахотного слоя в ниже лежащие слои поглощенные основания, подвижные формы фосфора и другие.
Обследованные питомники Приуралья и Горно-лесной провинции характеризуются в основном средне кислой и слабокислой реакцией почвенной суспензии. Оптимальные величины pH варьируют в среднекислых почвах от 4,3 до 5,0, а слабокислых 5,1 до 5,5. На кислых почвах почти отсутствует естественное лесовозоб новление;
в питомниках сеянцы не достигают стандартных размеров или происходит гибель молодых сеянцев.
Это усугубляется еще тем, что выпадают подкисленные атмосферные осадки. В работе приведены интервалы значений рН в пахотном слое почв для всех питомников Башкортостана, обеспечивающие успешный рост сеян цев древесных пород.
В прямой зависимости от изменения актуальной и гидролитической кислотности находится динамика изменения содержания поглощенных кальция и магния: в абсолютном большинстве случаев происходит уменьшение их содержания.
Наблюдения за динамикой физико-химических свойств почв, определение темпов их изменения позволя ет избежать негативных явлений, связанных с подкислением почв и уменьшением содержания поглощенных оснований в почвах многих питомников республики. В целях коренной мелиорации кислых почв и придания им нейтральной или слабокислой реакции, увеличения содержания кальция и магния, т. е. создания благопри ятных условий для жизнедеятельности растений, рекомендовано внесение известковых удобрений.
8. Изменение ферментативной активности и динамика содержания питательных элементов Представлены данные изучения динамики минеральных форм азота и активности ферментов на примере 3 питомников, характеризующихся различными условиями функционирования. Древесная растительность ис пользует преимущественно аммиачную форму азота (Победов, 1973). Нитратный азот обычно быстро вымыва ется из почвы. В почвах лесных биогеоценозов азот большей частью находится в виде иона аммония (Карпа чевский, 1981).
Исследования показали высокую динамичность подвижных форм элементов минерального питания в за висимости не только от типа, подтипа и разновидности почв, но также от выращиваемых культур, метеороло гических условий и степени антропогенного воздействия. При этом можно отметить следующее: наибольшее содержание в почвах как аммонийного, так и нитратного азота наблюдается в первой половине вегетационного периода. В этот период почва хорошо прогревается и содержит значительные запасы влаги, а при ее недостатке проводится искусственное орошение. К концу вегетации происходит довольно резкое снижение их содержания в связи с усиленным поглощением корневой системой растений.
Показатели ферментативной активности пахотных и подлесных почв также варьируют в достаточно ши роких пределах. Но уровень средних значений биохимических показателей ненарушенных почв в 1,3 – 3,3 раза выше таковых посевного отделения питомника Многолетняя динамика подвижных форм фосфора и калия показала ее большую зависимость от антро погенного воздействия. Наиболее высокое содержание отмеченных элементов минерального питания наблюда лось в 70-80-тые годы – в период интенсивного применения минеральных удобрений.
9. Оптимизация лесорастительных свойств почв лесопитомников Почва, как один из важнейших компонентов биосферы, подвержена различным антропогенным воздей ствиям. В лесных экосистемах такие воздействия в значительной степени испытывают почвы питомников, на которых за относительно короткий период времени проявляются и отрицательные, и положительные их по следствия. При этом преобладание устойчивых во времени отрицательных последствий приводит к нарушению нормального функционирования почвы и ее деградации. Поэтому представляются очень важными мероприятия по оптимизации состояния таких почв, по предотвращению необратимых негативных последствий различных хозяйственных воздействий.
При выращивании посадочного материала происходит интенсивное механическое воздействие на почву и отчуждение ежегодно до 5 т/га органического вещества самими сеянцами, саженцами и прикорневой богатой микроорганизмами и ферментами ризосферной почвы. В результате почвы обедняются гумусом, ухудшаются их водно-физические воздушные и биологические свойства, нарушается структура. Это особенно важно при неудовлетворительном экологическом состоянии региона.
Оценка интенсивности и тенденции проявления негативных последствий антропогенных воздействий на почвы позволила разработать и внедрить в технологические карты возделывания посадочного конкретные ме роприятия для оптимизации их лесорастительных свойств в реальных условиях. Общий набор таких мероприя тий включает в себя:
- правильный подбор деревьев и кустарников, соответствующих конкретным почвенным условиям, - внедрение и соблюдение эффективных севооборотов в посевном и школьном отделениях, залужение «утомленных» почв, - применение научно обоснованной зональной агротехники, прогрессивной технологии выращивания се янцев и саженцев.
- проведение мелиоративных мероприятий, обеспечивающих нейтрализацию кислых почв, оптимизацию водно-воздушного режима (орошением) и гранулометрического состава (пескование тяжелосуглинистых и гли нистых, илование супесчаных и легкосуглинистых), - оптимизация минерального питания древесных растений.
9.1. Рекомендуемый породный состав деревьев и кустарников для выращивания в питомниках. Улуч шение лесного генофонда и закладка полноценных, высокопродуктивных, биологически устойчивых к небла гоприятным внешним факторам насаждений во многом определяется качеством посадочного материала в ши роком ассортименте, выращиваемого в лесных питомниках с применением прогрессивных технологий на поч вах с высоким плодородием.
На основе комплексных исследований, проведения опытных работ и многолетних наблюдений за ростом дре весных растений предложен породный состав древесных и кустарниковых пород для выращивания в питомни ках (табл. 14). На серых лесных, черноземах оподзоленных, аллювиальных черноземовидных почвах рекомен довано выращивание широкого ассортимента сеянцев и саженцев хвойных и лиственных пород, а на горных серых лесных почвах и горных черноземах оподзоленных – сеянцев хвойных, а на типичных карбонатных – только саженцев кустарников лиственных пород.
Таблица 14. Рекомендуемый породный состав древесных и кустарниковых пород для выращивания в питомни ках Гранулометрический состав Типы, подтипы супес- легкосу- среднесу- тяжелосу- глинис почв чаный глинистый глинистый глинистый тый 1 2 3 4 5 Приуралье Дерново- С, клн, С,Е, шп, сч, отсутствуют подзолистые арн. арн, клн, р Светло-серые С,Е,арн С,Е,Б, арн, отсутств. Е,Лц,Б,р, Е, Лц, Б, лесные чр,шп, клн, сня. чр, клн, сч,р, чр Клн шп. клн,шп, сня, Серые лесные С,Е, С,Е,Лц,р, С, Лц, Б, Е,Лц,Б,р, Е,Лц,Б, р, клн,арн сня жа, арн,буз шп,клн чр, ч,бяр, Темно-серые отсутствуют С,Е,Лц,р, Е,Лц,Б,Т лесные чр, бяр. сч,р,клн,бяр Черноземы отсутствуют С,Е,Б,Д, Е,Лц,Лп,Б, Лц,Лп,Д,Б,б оподзоленные р,бяр,бр жа,клн. р,р, шп,сч.
Черноземы отсутствуют Лц,Б,бр,жа Лц, Л,Б, жа, выщелоченные арн. бяр,лох, сз Черноземы то же Р,бяр,обл, отсутствуют типич-ные сз карбонатные Горный Урал (Южный) Горные серые отсутствуют С,Пх,р, лесные сч,клн.
Горные темно- отсутствуют С,Е,Пх,клн С,Е, Ск серые лесные р,чр сч,р,клн Горные черно- то же С,Е,Лц,р,ч Е,Лц,Б,р,клн земы оподзо- р,клн арн,обл ленные Горные черно- ------//----- Лц,Б,шп, С,Е,Лц,р,шп, земы выщело- буз,р,чр, бяр,жа ченные бяр 1 2 3 4 5 Зауралье Серые лесные, отсутствуют С,Лц,Лп,Б, Е,Лц,Б,Лп, темно-серые шп,р,клн, шп, р, лесные бр чр,клн, Черноземы то же С,Лц,Л,Б, Лц,Б,Л,В,шп оподзоленные арн,бяр,сз р,клн,лох, бр Черноземы -----//----- Лц,Б,В,Кл, Лц,Б,Кл,В, выщелоченные бяр,лох, Яс,бяр,лох, жа,арн,ж жа, сз Черноземы -----//----- В,Кл,Яс, то же южные бяр,тмр, жа,сзж,лох Почвы речных пойм Аллювиальные отсутствуют Лп,Б,Т,Ив,р, Б,Т,Ив,р отсутствуют ореховато- клн,чр,шп, шп,чр,сч зернистые Аллювиальные то же Лц,Лп,Т,Р,р, Е,Б,Лц,Л,Т Б,Лц,Лп,Д,К черноземовид- клн,сч,бяр, Ив,бяр,бр, л,сч,бяр,бр, ные шп клн,шп,сч шп С - сосна обыкновенная, Ск - сосна кедровая, Е – ель, Лц – лиственница, П – пихта, Б – береза, Лп – липа, Д – дуб, В – вяз, Кл – клен, Яс – ясень, Т – тополь, Ив – ива, арн – арония, бяр – боярышник, бр – барбарис, лох – лох, ж – жимолость, вш – вишня, обл – облепиха, р – рябина, клн – калина, чр – черемуха, шп – шиповник, жа - акация желтая, сч - смородина черная, сз - смородина золотистая, тмр – тамарикс, сня – снежноягодник 9.2. Севообороты и агротехника в питомниках. Площади функционирующих питомников республики позволяют внедрение 6-8 польных севооборотов с сидеральным и чистыми парами в зависимости от сроков года выращивания сеянцев и саженцев и требовательности их к почвенным условиям.
В севооборотах посевы древесных и кустарниковых пород размещают с учетом биологических особен ностей растений: требовательности к влаге, глубины заделки семян, силы роста семян и другие. По чистому пару высевают березу, бирючину, бузину, вяз, ель, сосну, лиственницу, жимолость, иргу, липу, облепиху, то поль. По сидеральному пару высевают боярышник, грушу, клен, кедр, дуб, лох, лещину, а также косточковые (Наставления…1998, Чурагулова, 2003).
Как установлено в работе, почвенный покров лесных питомников довольно разнообразен и представлен разными типами почв различного гранулометрического состава, с разной мощностью гумусового горизонта, требующих дифференцированной обработки (табл. 15).
Таблица 15. Рекомендуемая глубина вспашки почв лесных питомников Посевное Школьное Маточные Почвы отделение отделение плантации, сады Дерново-подзолистые, светло- 18-22 30-35 45- серые лесные* Серые лесные и горные серые 24-25 35-40 50- лесные Темно-серые лесные, горные 25-27 40-50 55- темно-серые лесные и черноземы оподзоленные Черноземы выщелоченные, 27-29 45-50 55- обыкновенные и южные Аллювиальные луговые чернозе- 27-30 50-60 60- мовидные, лугово-черноземные Примечание: 1. * - основная вспашка на глубину 18 см – в тяжелосуглинистых и глинистых, на глубину 22 см – в супесча ных и легкосуглинистых разновидностях почв В школьном отделении и маточных плантациях с целью улучшения водно-физических свойств подпа хотного слоя тяжелых почв предложено глубокопочвенное рыхление (до глубины 60 - 70 см). С целью сохране ния и улучшения структурного состояния почвы, снижения ее засоренности, механическую обработку необхо димо сочетать с внесением удобрений, известкованием, а в отдельных случаях - с применением гербицидов.
9.3. Оптимизация гранулометрического состава пахотного слоя почв. При выращивании посадочно го материала оптимальными по гранулометрическому составу являются почвы с содержанием физической глины (фракции частиц менее 0,01 мм) 20-30%.
В исследуемом регионе 849,9 га площади питомников имеют тяжелосуглинистый и глинистый грануло метрический состав. Это почвы с содержанием физической глины более 45%. Для снижения физической гли ны до оптимальных значений рекомендовано внесение песка в пахотный слой в каждую ротацию севооборота.
Производственные опыты, проведенные в Бишиндинском питомнике, показали высокую лесоводствен ную эффективность внесения 200-250 т/га компоста из крупнозернистого песка и микоризной земли в посев ные строчки до посева семян и для заделки их. Эти мероприятия, проведенные в 3 приема, способствовали некоторому снижению содержания физической глины в пахотном слое почвы. При этом наблюдался стабиль ный выход стандартного посадочного материала.
В целях оптимизации гранулометрического состава супесчаных и легкосуглинистых почв, занимающих 123 га площади питомников, рекомендовано внесение иловато-глинистого субстрата. Дозу внесения иловато глинистого субстрата в почвы устанавливают с учетом содержания физической глины в пахотном слое, во вносимом субстрате, плотности сложения и мощности пахотного слоя по формуле, рекомендованной В.Н.Кураевым и Л.И. Барковой (1994).
9.4. Регулирование водно-физических свойств почв с недостаточной обеспеченностью осуществля ется орошением. В функционирующих питомниках республики орошаемая площадь занимает 186 га. В работе приведены нормы полива для выращивания сеянцев и саженцев. Режим полива при этом определялся с учетом биологических особенностей выращиваемых древесных пород и фенологических фаз их развития, а также вод но-физических свойств и гранулометрического состава почв. Так, для выращивания сеянцев березы повислой на обыкновенном глинистом черноземе при плотности сложения 1,11 г/см3 и плотности твердой фазы 2, г/см3, водопроницаемости почв 2,45 мм/мин норма полива составила – 120-350 м3 /га.
Во избежании отрицательных последствий орошения (разрушение структурно-агрегатного состава, вы мывания элементов минерального питания, образования почвенной корки, смыва всходов и др.), следует со блюдение всех правил режима полива. В орошаемых питомниках нормы внесения органо-минеральных удоб рений увеличивают на 20-30%. В целях улучшения водно-физических свойств почв с признаками переувлаж нения рекомендовано проведение простейших гидромелиоративных мероприятий: отвод поверхностных вод, глубокопочвенное рыхление подпахотного слоя и другие.
9.5. Известкование почв с кислой реакцией. При подборе площадей под питомники и при известкова нии их необходимо учитывать особенности выращиваемых пород, их отношение к реакции почвенного раство ра. Более 40% площади питомников характеризуются сильно-среднекислой реакцией среды, для которых из весткование является коренным мероприятием по повышению плодородия почв.
Известкование кислых почв в ряде питомниках показали его высокую лесоводственную эффективность.
Выход стандартного посадочного материала по сравнению с контролем был выше на 25%. Опыты проводились на почвах, характеризующихся среднекислой реакцией рН сол. 4,6-4,8. Внесение извести в дозе 2,5 т на га спо собствовала сдвигу реакции на 0,4 ед., а в дозе 4 т на 1 га – на 0,5 единиц.
9.6. Применение органических, минеральных удобрений и микроэлементов. С сеянцами и саженцами теряется значительная часть органического вещества почвы, для пополнения которого в работе даны нормы внесения органических удобрений, которые колеблются от 40 до 120 т/га в зависимости от содержания гумуса, гранулометрического состава и выращиваемой породы. Применение органических удобрений, посев однолет них и многолетних бобово-злаковых травосмесей рекомендован и для улучшения структурного состояния, водного и воздушного режима почв питомников, которые в первую очередь ограничивают рост сеянцев на поч вах тяжелого гранулометрического состава (Чурагулов, Чурагулова, 1973).