Роль лісової підстилки у біокругообігу речовин у лісі

Лісівництво

РОЗДІЛ 2. ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ЛІСІВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

Лекція 7. БІОЛОГІЧНИЙ КРУГООБІГ РЕЧОВИН, ЙОГО СУТЬ І РОЛЬ У ПІДВИЩЕННІ ПРОДУКТИВНОСТІ ЛІСІВ

7.8 Роль лісової підстилки у біокругообігу речовин у лісі

Лісова підстилка вважається верхнім генетичним горизонтом лісових фунтів, який утворюється із щорічно опадаючого на поверхню фунту листя, хвої, гілок, квітів, насіння, кори, плодів, шишок тощо. Все це, як правило, в наших лісах не встигає розкластися за один рік і накопичується у різній стадії розкладу. І.

І. Смольянінов вважає, що назва “лісова підстилка” походить від того, що в минулому селяни згрібали її та використовували як підстилку для домашньої худоби.

Лісова підстилка завдяки високій шпаруватості регулює надхо­дження води в фунт і діє як теплоізолятор, регулюючи тепловий режим фунту. Велика, ще не до кінця вивчена, дія лісової підстилки на накопи­чення гумусу в грунті, на мікроорганізми тощо. Встановлено, що слабкі розчини стимулюють розвиток певних видів мікрофлори, а інших – подавлюють.

Показників, які характеризують лісову підстилку, багато, але виділяють два головні: властивості

опаду (його склад та маса) і особливості його розкладу.

Лісова підстилка формується за певними закономірностями: у певному віці насадження вона зароджується, накопичується, а після рубки деревостану швидко зникає. В динаміці її маси можна виділити три періоди: перший – коли підстилка інтенсивно накопичується (щорічна прибавка маси до 1 т*га-1); другий – період максимальної маси (вона стабілізується); третій – період поступового зменшення маси на кількасот кілограмів на 1 га щорічно.

Період максимальної маси залежить від породного складу на – садження. У хвойно-листяних насадженнях цей період наступає раніше ніж у чистих, а маса підстилки буде меншою. В чистих листяних (береза, осика) формування підстилки дещо відрізняється від хвойних (сосна). Тут підстилка спочатку інтенсивно накопичується, потім спостерігається розтягнутий у часі період стабілізації маси, після якого маса знову збільшується. Процес формування підстилки пов’язаний не тільки з віком та складом насаджень, але й з повнотою.

Роль лісової підстилки у біокругообігу буде залежати від стадії її формування та складу деревних порід. Можна дати наближену оцінку швидкості розкладу підстилки. І. І. Смольянінов вважає, що при швидкості розкладу в 50% – слід вважати підстилку такою, що дуже швидко розкладається, при 25-50% – швидко розкладається, 15-25% – розкладається з середньою швидкістю, 5-15% – розкладається повільно, менше 5% – дуже повільно. Якщо ці величини виразити через коефіцієнт а, то отримаємо ряд величин у роках: менше 2, 2-4, 4-7, 7-20, понад 20.

Формування лісової підстилки – це не просте збільшення її маси. У підстилці відбуваються складні процеси розкладу та перетворення органічних речовин, які закінчуються повною їх мінералізацією. Все це наглядно показують горизонти підстилки А01; А02;А03. Залежно від швидкості процесів розкладу товщина цих горизонтів буде різною. Якщо швидкість процесів значна і підстилка вся складається із добре розкладених речовин, то її вважають “гуміфікованою”, але остаточна мінералізація затримується. Якщо ж процеси відбуваються швидко і третій горизонт майже не помітний, то вважають, що ця підстилка така, що “мінералізується”.

Найпростіший метод визначення ходу мінералізації – це співставлення мас горизонтів підстилки. Здійснюється він методом сухого просіювання з вичлененням трьох фракцій: понад 5 мм, 5-1 мм та менше 1 мм. Перша фракція – не розкладена, а третя – розкладена органічна маса опаду. Візуальний поділ підстилки на горизонти є більш суб’єктивним.

Знання напряму розкладу підстилки потрібне для оцінки її ролі у біокругообігу елементів зольного живлення та азоту. Якщо підстилка швидко розкладається та мінералізується, то швидко звільняються й елементи живлення і надходять у мінеральні горизонти грунту. Якщо ж органічні речовини підстилки накопичуються у вигляді напіврозкладеному чи гуміфікованому, то процес повернення елементів зольного живлення й азоту уповільнюється, а в ряді випадків – припиняється.

Однією з найважливіших властивостей підстилки є її кислотність.

Річний опад містить у собі значну кількість кислих продуктів. І. І. Смольянінов наводить такі дані. В сосняку при масі опаду в 4,2 т га-1 у підстилку поступає 1,2 кг-екв кислот, у березняку при опаді в 2,8 т*га-1 їх поступає 1,3 кг-екв. Ці цифри значні, бо в гумусовому горизонті піщаного дерново-підзолистого грунту величина обмінної кислотності становить 35-40 кг-екв на 1 га.

Часто вважають, що опад листяних порід менш кислий ніж хвойних. Це не відповідає дійсності, тому що про кислотність судили по величині рН, а не по абсолютних значеннях.

Дослідження кислотності лісової підстилки в сосняку показало, що значна частина кислих продуктів знаходиться у водорозчинному стані. В міру розкладу підстилки кислоти не накопичуються, а їх кількість зменшується. Про це свідчать такі дані: А01 – 7,2 мг-екв*100 г-1, А02 – 3,5 мг-екв*100 г-1, А03- 3,2 мг-екв*100 г-1. У підстилці кислих продуктів міститься менше, ніж в опаді. В опаді сосни 29,1 мг-екв проти 7,2 у верхньому горизонті підстилки.

Розклад органічних речовин у підстилці супроводжується зміною природи кислих продуктів. Кислотність зменшується за рахунок дії водорозчинних бікарбонатів та зниженням концентрації органічних кислот. Чим швидше розкладається підстилка, тим швидше зменшується в ній вміст кислих продуктів від верхнього до нижнього шарів.

У чистих березових та соснових насадженнях, за даними І. І. Смольянінова, кислотність верхніх шарів підстилки помітно більша, ніж у соснових. У середині літа кислих продуктів у підстилці більше, ніж навесні та восени. Це, очевидно, викликано діяльністю мікроор­ганізмів, які влітку активізують свою життєдіяльність.

Щорічний опад забезпечує надходження кислих продуктів, яких у листяних насадженнях поступає стільки, скільки міститься у підстилці, а з соснових – 8-10% від вмісту в підстилці.

Особливий інтерес являє собою вміст елементів живлення у підстилці. Свіжий опад містить у собі значну кількість зольних елементів, які здатні перейти у водну витяжку, тобто легко вимиваються дощем. І. І. Смольянінов наводить дані щодо кальцію, якого в опаді сосни буває 7,0; у берези – 31,0; осики – 56,5; дуба – 23,5; клена – 41,0; липи – 37,5; горобини – 39,5; ліщини – 54,0 мг-екв*100 г-1. У більшості деревних порід обмінні форми переважають над водорозчинними. Ці поживні речовини можуть бути використані, коли зверху ляже свіжий опад і з нього почнуть вимиватися водорозчинні кислоти, які і видалятимуть обмінні форми елементів, а самі при цьому будуть нейтралізуватися. В процесі роз­кладу лісової підстилки звільнення кальцію та магнію супроводиться вто­ринним їх закріпленням шляхом переходу від водорозчинних до обмінних форм.

У підстилках листяних порід, які розкладаються швидше, нако­пичення обмінних форм у нижніх горизонтах майже не спостерігається. В цілому при розкладі підстилки збільшується ємність обміну, досягаючи 100 і більше мг-екв на 100 г, проходить відносне накопичення азоту. В нижніх шарах підстилки азот входить у негідролізуючий залишок.

Із свіжого опаду, багатого на азот, останній вимивається, живить мікроорганізми і цим самим нарощує швидкість розкладу органіки, зменшує товщину підстилки. Іноді повністю зникає нижній її горизонт, тобто відбувається мінералізація підстилки. З цього виходить практичний висновок, що для прискорення кругообігу потрібно, щоб породи – домішки мали в своєму опаді достатню кількість водорозчинного азоту.

Проблема підвищення продуктивності лісів вимагає управління процесами розкладу лісової підстилки, накопичення її запасів, тобто регулювання біологічного кругообігу в лісі.