Естественное возобновление леса. Минеральных почв Этапы и условия минерализации почвы

Известно, что даже большое количество семян, опавших на поверхность подстилки, часто не может обеспечить возобновления под пологом и на вырубках. Вместе с тем давно замечено, что перемешивание подстилки с нижележащими горизонтами почвы или простое обнажение минерального слоя приводит к хорошему прорастанию семян, закреплению всходов и превращению их в подрост. Это явление положено в основу очень распространенного способа планируемого содействия возобновлению леса, называемого минерализацией почвы. Минерализацию, как под пологом леса, так и на вырубках, где есть источники обсеменения, проводят в урожайные годы.

При сухих песчаных почвах на вырубках бывает достаточным удаление подстилки мелкими площадками или полосами 20-25 см ширины. Здесь живой покров разрастается медленно и не может быстро заселить минерализованную полосу. На свежих суглинистых и супесчаных почвах приходится делать полосу шириной до 1 м или площадки по 1 м2. На влажных почвах полезно создавать микро повышения. Если почва мокрая или очень плодородная, то минерализация, как правило, положительных результатов не дает.

Если названные мероприятия проводят под пологом леса (при сомкнутости ниже 0,6 это полезно делать), то в еловых лесах это нужно делать за 7-10 лет до рубки, а в сосновых за 3-5 лет. Обработанная площадь на вырубках должна составлять 30%, а под пологом 15-20%. Подготовка почвы под пологом древостоя представляет собой дополнительную возможность получить естественное предварительное возобновление леса.

В связи с отводом лесосек за 2-3 года до рубки в технологической карте лесоэксплуатации предусматривают мероприятия по содействию естественному возобновлению под пологом еловых, пихтовых, буковых, дубовых и других древостоев: в дубовых, сосновых, лиственничных и других смешанных насаждениях рыхление почвы за 1-3 года до рубки, в елово-пихтовых типах леса за 5-б лет, в буковых за 4-5 лет.

Обработку почвы ведут со второй половины лета, а в смешанном лесу с участием лиственных осенью, после полного опадения листвы. Под пологом соснового леса допускается обработка почвы ранней весной, до окончания массового вылета семян из шишек. Главной задачей, которая предусматривается при обработке почвы, является минерализация поверхности почвы, особенно там, где она покрыта травянистой и моховой растительностью или густым слоем мертвого покрова. В условиях сырых, избыточно увлажненных почв создают микроповышения. При наличии в составе высокопроизводительных сосновых и еловых древостоев примеси осины подготовку почвы проводят после предварительного кольцевания осины или ее отравления химикатами. Кольцевание практикуют за 5-6 лет до рубки леса.

Минерализацию почвы можно делать механическим, огневым и химическим способами. Так, на свежих луговиковых и вейниковых вырубках покровосдирателями удаляют напочвенный покров и подстилку. Рыхлению подлежат пасечные и магистральные волоки, а также места сожжения порубочных остатков. Высокая всхожесть семян на кострищах наблюдалась в тех случаях, когда слой недогоревшей подстилки достигал 0,5-2 см, а при более толстой подстилке или при полном ее сгорании всхожесть семян уменьшалась.

В условиях зеленомошных вырубок минерализация почвы огнем приносит благоприятные результаты особенно там, где моховой слой плотен. Минерализованные полосы создают покровосдирателями, дисковыми культиваторами, бульдозерами, рыхлителями и другими механизмами. Общая площадь обработанной почвы должна быть равна 20-30% с учетом повреждений почвенного покрова во время лесозаготовок.

На вырубках с сильноподзолистыми суглинистыми влажными и сырыми почвами создают микроповышения в виде гребней, валов при помощи двухотвальных лесных и болотно-кустарниковых плугов. В целях содействия естественному возобновлению на вырубках хвойных пород целесообразно готовить почву в конце лета, осенью или ранней весной.

Долгомошниковые и сфагновые вырубки перед началом распространения семян обрабатывают при помощи химических веществ. Во второй половине лета химикатами удобряют микроповышения по 500-600 мест на 1 га площадками по 1 м2 с расходом хлората магния по 15-20 кг/га и 2,4-Д по 0,7-0,8 г на 1 м2.

Вейник и луговик, а также другие злаковые растения обрабатывают весной, а в северной подзоне тайги во второй половине лета площадками размером по 2-3 м2 по 500-600 мест на 1 га при расходе сульфата аммония по 100 кг/га.

Вырубки, заросшие менее ценными лиственными породами, опрыскивают эмульсиями бутилового эфира 2,4-Д в дозировке 0,3-0,4 кг на 1000 м2 для осины и 0,1-0,2 кг для березы, ольхи и лещины. Используется также натриевая соль 2,4-Д в дозировке 0,3-0,4 кг на 1000 м2. Обработку ведут гнездами величиной 4-5 м2 (1000-1500 гнезд на 1 га) или полосами различной ширины. Опрыскивание корневых отпрысков осины или поросли березы и других пород проводят в первой половине лета, когда у растений еще формируется верхушечная почка.

Наибольшие трудности в лесовосстановлении встречаются на вырубках, покрытых таволгой, вейником и луговиком. Затем по трудности возобновления следуют долгомошные и сфагновые вырубки. Своевременная подготовка почвы на вырубках, до разрастания травянистой растительности, облегчает процесс лесовосстановления. В тех случаях, когда меры содействия естественному возобновлению не дают положительных результатов, производят посев и посадку леса.

В дубовых древостоях на свежих и влажных почвах при полноте верхнего полога 0,4-0,6 почву обрабатывают после опадения желудей, одновременно заделывая их в почву. При сильном задернении почвы травяной покров снимают полосами шириной 0,8-1 м, либо площадками 1×2 или 2×2 м.

В лесостепной зоне в сухих дубравах почву рыхлят на глубину до 15 см. На возвышенных местах создают микропонижения путем снятия дернины или возделывания минерализованных площадок. Очень часто за 1-3 года до рубки в дубравах делают «шпиговку» желудей. Густой подлесок разреживают на 40-60 %.

В буковых древостоях перед опадением семян рыхлят подстилку и поверхностный слой почвы на глубину 1-2 см. На пологих склонах почву обрабатывают только по горизонталям, а на крутых - площадками в количестве 400-600 шт/га.

Огораживание вырубок от потрав скотом возможно на небольших площадях. Особенно нуждаются в огораживании вырубки в поймах рек, вблизи пастбищ при порослевом возобновлении, так как оно чувствительнее к повреждению скотом. На всех участках с проведенными мерами содействия запрещаются пастьба скота, сенокошение и сбор подстилки.

В перспективе следует иметь в виду содействие возобновлению леса путем его удобрения. Из прочих мероприятий, способствующих возобновлению вырубок, можно назвать временное сельскохозяйственное пользование.

Насаждения, возникшие в результате содействия (в том числе и из сохраненного подроста), учитывают в специальной книге и переводят в лесопокрытую площадь как естественные молодняки.

Показатели окультуренности	Оптимальные значения
Переувлажнение пахотного слоя в вегетационный период, дни.	Отсутствует или для многолетних трав – не более 20, зерновых – не более 3
Мощность пахотного слоя
Выравненность поверхности	Замкнутые микрозападины и микроповышения на отрезке 5м – не более 5см.
Плотность сложения пахотного слоя, г/см 3	Для яровых зерновых – 1,1–1,3; однолетних трав – 1,0–1,3; свеклы и картофеля – 1,0–1,2; многолетних трав –1,1–1,25
Влажность почвы в слое 0–50 см, % от ПВ	50–70 – под зерновые, 55–75 – под многолетние травы, 55–70 – под корнеплоды и технические культуры
Коэффициент структурности

Азот (NO 3 + NH 4) мг/кг почвы.
Фосфор подвижный по Кирсанову, мг/кг почвы
Калий обменный, мг/кг почвы

Обменный основания, мг-экв/кг почвы	Не менее 150–200, отсутствия подвижного алюминия

Эти показатели имеют динамичный характер, что связано с погодными условиями, степенью увлажнения и почвенным покровом, способом использования земли.

Мощность пахотного слоя. Основная задача при создании глубокого однородного пахотного слоя это улучшение его физических свойств и повышение эффективного плодородия почвы.

Исследования научных учреждений и опыт хозяйств по созданию и окультуриванию минеральных почв различного гранулометрического состава подтверждают, что чем глубже пахотный слой, тем выше и устойчивее урожаи. Пахотный слой в 30–40 см может поглотить и удерживать без переувлажнения 30–50% талых вод и полностью ливневые осадки – 50–60 мм. С увеличением мощности пахотного слоя только на один сантиметр масса возрастает на 120–130 т/га с увеличением органического вещества до трех тонн. При глубокой обработке быстрее и больше проникает влаги в нижележащие слои, повышается температура взрыхленного слоя, лучше происходит газообмен. На тяжелых дерново-подзолистых глееватых почвах при глубокой обработке оптимальное содержание воздуха в весенний период устанавливалось на 20–22 дня раньше, по отношению к обычной вспашке, что особенно важно для озимых культур. Рыхление подпахотного слоя способствует большему выделению углекислого газа. С увеличением мощности пахотного слоя на один сантиметр объем общей пористости увеличивается на 50–55 м 3 /га.

Мощный окультуренный пахотный слой имеет большое гидромелиоративное значение. С повышением коэффициента фильтрации и влагоемкости почвы сокращается объём стока и тем самым повысить действие осушительных систем и уменьшить вынос питательных веществ. Увеличение мощности пахотного слоя с 15–20 до 25–30 см коэффициент фильтрации на суглинистых почвах повышается с 1,0–1,5 до 2,0–3,0, глинистых – от 0,5 до 2–3 метра в сутки. В мощном пахотном слое создаются и более благоприятные условия для развития микроорганизмов и корневой системы полевых культур. Семена сорняков заделанных на большую глубину медленно прорастают, а значительная часть их погибает. При глубокой подрезке корней сорных растений они быстрее отмирают. Глубокая заделка пожнивных остатков при хорошем оборачивании пласта исключается возможность появления вредителей и болезней на последующей культуре.

Растения по-разному реагируют на глубину пахотного слоя и глубину основной обработки. Хорошо отзываются на глубокую основную обработку почвы свекла, кукуруза, картофель, люцерна и клевер, вика, кормовые бобы, овощные культуры. Озимые зерновые, горох, ячмень, овес, гречиха культуры, средне отзывающие на глубокую обработку. К слабо отзывающимся или совсем не реагирующие не глубокую обработку относятся лен, яровая пшеница, люпин.

В связи с особым значением глубокого окультуривания пахотного слоя разработаны приемы углубления и окультуривания пахотного слоя. Мелиоративной вспашкой с интенсивным окультуриванием подзолистых почв можно создать однородный пахотный слой с глубиной около 30см. вместе с этим этот прием и особенно плантажная вспашка требует много времени и затрат. Поднятый на дневную поверхность иллювиальный горизонт водопрочен только во влажном состоянии. После многократного подсыхания и увлажнения осадками его структура разрушается, образуется бесструктурная заплывающая глина и при высыхании покрывается коркой, ухудшающей режимы почвы.

Применение двух- или трехярусной вспашки, как приема коренной переделки профиля, невозможно создать однородный по плодородию пахотный слой. В связи с большими затратами ярусной вспашки вряд ли этот прием может быть применен в широких масштабах.

Углубление пахотного горизонта путем постепенного припахивания нижнего слоя к пахотному заметно проявляется на фоне внесения достаточно высоких доз удобрений и извести. Лучше углублять пахотный слой во время зяблевой вспашки под культуры отзывчивые на углубление. Припаханную оподзоленную часть горизонта к пахотному следует перемешивать весной, перепашкой до 16 см с внесением органики.

Улучшение почвенного профиля мелкозалежных торфяников проводят с помощью нормативной вспашки совмещенной с образованием под вспаханным горизонтом взрыхленных полос. Это обеспечивает разуплотнение подплужной подошвы, водоудерживающей прослойки и создает временные щели и кротовины.

Технология создания мощного однородного по плодородию пахотного слоя тяжелых почв состоит из системы проведения послойной вспашки с ликвидацией подзолистого горизонта. Она предусматривает использование растительных остатков, которые служат биомелиоративной прослойкой по регулированию водного режима, с применением мелиоративной и обычной вспашки, рыхления, дискования, выравнивания поверхности.

Каждый из вышеописанных приемов имеет как положительные, так и отрицательные стороны. При проектировании систем приема по созданию мощного пахотного слоя всецело зависит от типа почвы.

Общие физические свойства почвы. Плотность твердой фазы почвы (удельная масса) – отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при +4 0 С. Величина постоянная. Значение ее изменяется в зависимости от величины гумуса и состава минеральной части почвы. Для дерново-подзолистых почв республики этот показатель колеблется от 2,40 до 2,65 г/см 3 для торфяно-болотных – от 0,5 до 1,4 г/см 3 .

Плотность почвы (объемная масса) – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, выражают в г/см 3 . Плотность влияет на режимы почвы и является величиной переменной, как в процессе окультуривания почвы, так и за сезонный период. После рыхления плотность почвы снижается, затем под влиянием осадков, своего веса она увеличивается и достигает равновесной плотности. Наилучшие условия для культур по плотности складываются тогда, когда значение оптимальной и равновесной плотности совпадают.

Повышенная плотность отрицательно влияет на водный режим, газообмен и биологическую активность почвы. От излишней плотности снижается полевая всхожесть семян, уменьшается глубина проникновение корней и их форма. Рост корневой системы при плотности почвы 1,4–1,55 г/см 3 затруднен, более 1,60 г/см 3 невозможен. Неблагоприятно и очень рыхлое сложение.

Пахотный слой считается рыхлым при плотности – 1,15, плотным – 1,15–1,35 и очень плотным – выше 1,35г/см 3 . Полевые культуры по разному относятся к уплотнению почвы. Картофель, кормовые корнеплоды, сахарная и столовая свекла хорошо растут и дают высокие урожаи только на рыхлых почвах. Отношение многолетних трав к плотности почвы зависит от возраста растений. Молодые растения бобовых и злаковых трав, особенно клевера красного, очень плохо переносят уплотнение верхнего слоя почвы. На второй и последующий годы жизни они могут произрастать и на сравнительно уплотненной почве. На рост растений влияет и плотность подпахотного горизонта

Оптимальные значения объемной массы на легкосуглинистых почвах для культур севооборота составляет для ячменя 1,15–1,25, для озимой ржи 1,20–1,30, овса 1,15–1,25, кормовых бобов 1,02–1,30, картофеля 1,00–1,20, кукурузы 1,10–1,40 г/см 3 .

Пористость (скважность) почвы . Промежутки между почвенными комочками, из которых состоит твердая фаза почвы, называются порами. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объему почвы называется пористостью или скважностью почвы. Различают некапиллярную и капиллярную пористость. Засчет некапиллярных пор происходит водопроницаемость и воздухообмен. Капиллярные поры определяют запас доступной для растений влаги. Если некапилярная пористость меньше 50%, то резко уменьшается воздухообмен, если она выше 65% снижается водоудерживающая способность почвы.

Соотношение объемов занимавших твердой фазой почвы и различными видами пор называется строением пахотного слоя почвы. Оптимальное соотношение объема твердой фазы почвы и общей скважности для почв тяжелого гранулометрического состава 40–35 и 60–65%, а легкого по объему твердой фазы почвы 50–55% и 45–50% общей скважности.

Строение почвы регулируют улучшением структуры и обработкой почвы. Приемы обработки повышают общую пористость, увеличивая объем некапилярных пор, что улучшает водно-воздушный режим почвы. Однако чрезмерная рыхлость почвы ведет к потере влаги, быстрой минерализации органического вещества. Возникает трудность заделки мелкосемянных культур, требующих неглубокой заделки семян – это лен, клевер, овощные, просо, многолетние травы, поэтому почву уплотняю катками.

Структура почвы . Основным фактором, определяющим сложение почв среднего и тяжелого гранулометрического состава и его устойчивость во времени, является механически прочная и водопрочная структура.

Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью. Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвеннойструктурой. В зависимости от диаметра частиц различают глыбистую структуру – комки более 10 мм, макроструктура – от 0,25 до 10 мм, микроструктура – мене 0,25 мм. Наиболее встречаемые формы агрегатов – это зернистая, комковатая, глыбистая, пылеватая структура. В агрономическом отношении для пахотных земель наиболее ценной считается зернистая и комковатая с диаметром агрегатов от 0,25 до 10 мм.

Структурные почвы имеют развитые капиллярные поры, которые впитывают влагу, а промежутки между ними заполнены воздухом. Это усиливает развитие корней растений, работу микроорганизмов по разложению органических веществ до азотного и зольного питания. Структурные почвы не заплывают, имеют слабый поверхностный сток, не требуют больших усилий по обработке. Испарение из структурной почвы происходит медленно из-за широких промежутков между комочками, а отсюда и запас воды.

В бесструктурную почву влага впитывается медленно, а значительная её часть теряется вследствие поверхностного стока. Поверхность бесструктурной почвы при увлажнении заплывает, а при подсыхании уплотняется, образуя корку, газообмен между почвой и атмосферным воздухом нарушается.

Агрономически ценная структура характеризуется такими показателями как размер частиц, водопрочностью и позорностью агрегатов.

Водопрочность структуры называется ее способность противостоять размывающему действию воды. Почвы с высокой водопрочностью структуры длительное время сохраняют благоприятное сложение, достигнутое первое же обработкой. Опыты показали, что пахотный слой имеет устойчивое сложение, если содержит не менее 40–45% водопрочных агрегатов более 0,25 мм. При меньшем содержании водопрочных агрегатов почва быстро уплотняется под влиянием осадков. Структурная почва имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость, более 45%, размер агрегатов составляет 0,25–10 мм, внутри комков преобладают капиллярные промежутки, а между комками – крупные некапилярные. Даже при обильном увлажнении в структурной почве в порах между агрегатами сохраняется воздух, корни растений и аэробные микроорганизмы не ощущают его недостатка.

Структура почвы разрушается главным образом под влиянием механических, физико-химическим и биологических факторов. Механическое разрушение структуры происходит в самых верхних слоях, вызывается оно преимущественно почвообрабатывающими машинами; физико-химическое разрушения могут быть вызваны одновалентными катионами, попадающими в почву с осадками, удобрениями; биологические причины разрушения структуры связаны с микробиологическими процессами, при которых происходит разложение гумуса в агрегатах и их разрушениях.

Для создания агрономически ценной структуры и поддержания ее в водопрочном состоянии используют различные агротехнические приемы – посев много летних трав, внесение органических удобрений и известкование, осушение переувлажненных почв, способы обработки почв.

Возделываемые культуры также оказывают определенное влияние на структуру почвы, так на третьем году монокультуры ячменя коэффициент структурности пахотного слоя был равен 1,57, тимофеевки – 1,54 и кормовой свеклы 1,10. Чем выше общая масса корней в единицы объема, тем сильнее она влияет на расчленение слитной почвы на макроструктурные отдельности, действия которых можно сравнить с функцией клиньев. Так на почву многолетние травы существенно влияют только при урожае сена 40–50ц/га и выше, поскольку масса оставляемых корней пропорционально (или равна) массе надземной части. На характер накопления корневой массы большое влияние оказывает глубина заделки удобрений и способы обработки почвы. Гумусовые вещества, особенно свежеобразованные, обладая склеивающей способностью, оказывают большое влияние на образование агрономически ценной связной водопрочной и пористой структуры почвы.

Физико-механические свойства почвы. Пластичность – способность почвы под действием внешних сил сохранять форму. Проявляется при сильном увлажнении особенно на глинистых почвах.

Связность – способность почвы противостоять направленным на нее силам. Невысокую связность имеют песчаные и структурные почвы. Гумус в тяжелых суглинистых и глинистых почвах уменьшает их связность, в легких песчаных – несколько увеличивает.

Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении, аусадка – сокращение объема почвы при высыхании. Песчаные почвы не набухают, глинистые и суглинистые в значительной степени. При изменении этих объемов поверхность почвы трескается, теряется влага, возможен разрыв корневой системы растений.

Спелость . Состояние почвы пригодной для обработки, т. е. когда связность мала и почва не прилипает к орудиям, хорошо крошится.

Твердость – это сопротивление почвы проникновению в нее на определенную глубину твердого тела. Высокая твердость признак плохих физико-химических и агрофизических свойств.

Удельное сопротивление – это усилие потраченное на подрезание пласта, оборот и трение о рабочую поверхность орудия, кг/см 2 . По величине удельного сопротивления почвы делят:

– легкие с удельным сопротивлением 0,2–0,35 кг/см 2 это песчаные, супесчаные и некоторые торфяные;

– суглинистые с удельным сопротивлением 0,35–0,55 кг/см 2 ;

– тяжелые почвы (глинистые) имеют удельное сопротивление 0,55–0,80 кг/см 2 .

Т а б л и ц а 2.2. Влияние механического состава почвы на удельное сопротивление

Процесс минерализации - это комплекс физико-химических и биохимических окислительно-восстановительных микропроцессов, приводящих к полному разложению органических остатков и собственно гумусовых веществ до конечных продуктов окисления - окислов и солей. Этот процесс обязателен и необходим в цикле биокруговорота углерода, так как он обусловливает освобождение и переход в доступную форму основных элементов минерального питания растений.
Необходимо разделять: 1) прямую и относительно быструю минерализацию растительных остатков без заметной гумификации; 2) минерализацию уже сформированных гумусовых веществ.
Реально в любой почве одновременно протекают оба процесса, но их соотношение в зависимости от конкретных условий различно. Так, в торфяных и торфянистых почвах минерализация растительных остатков выражена слабо, а минерализация гумусовых веществ практически отсутствует. В степях опад, поступающий на поверхность почвы, минерализуется быстро, тогда как гумусовые вещества, закрепляясь в почвенном профиле, минерализуются крайне медленно. Автоморфные почвы тропиков характеризуются высокими скоростями минерализации не только поступающего опада, но и новообразованного гумуса.
Процессы минерализации не образуют признаков в твердой фазе почвы, поэтому судить о скорости их протекания можно по показателю дыхания почвы, который является суммарным результатом минерализации как растительных остатков, так и гумуса. Самая высокая интенсивность выделения CO2 с поверхности почвы свойственна влажным дождевым лесам тропического пояса, что обусловлено большой массой опада и быстрой его минерализацией. Наиболее низкие показатели почвенного дыхания (менее 0,1 г СО2/м2 в час) характерны для болотных и пустынных экосистем. В растительных сообществах средних широт отмечены значительные колебания показателей интенсивности почвенного дыхания - от 0,1 до 9,5 г CO2/м2 в час, связанные с различной активностью почв разных экосистем.
Другой метод изучения минерализации заключается в наблюдении кинетики процессов с помощью меченых атомов. Он позволяет непосредственно изучать не только интенсивность процессов минерализации растительных остатков и гумуса, но и отдельных групп соединений. Нами на основании данных радиоуглеродного анализа рассчитаны коэффициенты минерализации гумуса и гуминовых кислот чернозема.

Как видно из данных табл. 3, наиболее устойчивы к минерализации гуминовые кислоты. Причем скорость их минерализации различна в разных частях профиля и закономерно убывает с глубиной, по мере ослабления активности деятельности микроорганизмов. Значения коэффициентов минерализации минимальны в черноземных почвах, в лесных почвах бореального пояса они могут достигать 2,2%/год, а в почвах тропических лесов - еще выше.

22.02.2012

На вырубках в сравнительно короткий период может развиться мощный травяной или моховой покров, который препятствует прорастанию семян и росту самосева. Подобные неблагоприятные условия отмечаются и под пологом древостоев, при наличии мощной слаборазложившейся подстилки или сильноразвитого травяного покрова. В этих случаях в целях создания благоприятных условий для прорастания семян осуществляют минерализацию почвы. Ее проводят в урожайный год во второй половине лета и осенью перед опадением семян.
При рубке леса в качестве обсеменителей оставляют отдельно стоящие деревья и группы из 3...6 деревьев. На 1 га оставляют 15...25 шт. семенных деревьев или 8...10 групп деревьев с расстоянием между группами около 50 м, а также куртины леса площадью 0.1...0.5 га или семенные полосы шириной 20...30м. Семенные деревья и группы должны разномерно располагаться по территории. Семенники оставляют из ветроустойчивых пород (сосны, лиственницы), произрастающих на глубоких, хорошо дренированных почвах. Их отбирают из числа лучших по росту и качеству ствола деревьев. Семенные куртины шириной 20...30 м располагают параллельно длинной стороне лесосеки и перпендикулярно направлению господствующих в зимне-осенний период ветров.
Осуществляя обработку почвы в целях содействия естественному возобновлению леса, не следует стремиться к полному удалению напочвенного покрова и подстилки, так как в этом случае условия для прорастания семян и дальнейшего роста всходов могут ухудшиться. Как под пологом, так и на вырубках общая обработанная поверхность должна составлять около 30%.
Положительное воздействие на ход естественного возобновления оказывают очистка и огораживание вырубок. Очисткой мест рубок достигается улучшение их противопожарного и санитарного состояния.
Для содействия естественному возобновлению леса большое значение имеет правильно организованный огневой способ очистки лесосек. Для этого на супесчаных и хорошо дренированных суглинистых почвах порубочные остатки собирают в небольшие кучи, равномерно размещая их по площади, и сжигают в неопасное в пожарном отношении время. Это мероприятие обеспечивает минерализацию почвы, снижение кислотности и усиление жизнедеятельности полезных микроорганизмов. На кострищах создаются благоприятные условия для прорастания семян и роста самосева.
Огораживание вырубок, как мера содействия естественному возобновлению леса, эффективно в местах интенсивного посещения лесных массивов населением или для предотвращения повреждения самосева при выпасе скота.
Для восстановления хозяйственно-ценных и редких пород участки могут огораживаться и в местах с высокой плотностью диких копытных животных. Высоту и конструкцию изгороди в этих случаях определяют с учетом физических особенностей преобладающего вида животных.
Общим требованием к участкам лесного фонда, где проведены меры содействия естественному возобновлению леса, является запрещение пастьбы скота и сенокошения.

Пункт 16 Правил лесовосстановления указывает:

Содействие естественному лесовосстановлению путем минерализации почвы проводится на площадях, где имеются источники семян ценных древесных пород лесных насаждений (примыкающие лесные насаждения, отдельные семенные деревья или их группы, куртины, полосы, под пологом поступающих в рубку лесных насаждений с полнотой не более 0,6).

Минерализация почвы должна проводиться в годы удовлетворительного и обильного урожая семян лесных насаждений. Наилучший срок проведения минерализации поверхности почвы ‑ до начала опадения семян лесных древесных растений.

Работы осуществляются путем обработки почвы механическими, химическими или огневыми средствами в зависимости от механического состава и влажности почвы, густоты и высоты травянистого покрова, мощности лесной подстилки, степени минерализации поверхности почвы, количества семенных деревьев и других условий участка.

На вырубках и в насаждениях, где намечают минерализацию почвы, для оценки эффективности этих мероприятий закладывают постоянные пробные площади величиной 0,5‑1,0 га. Число их устанавливают в зависимости от размеров участков, но не менее: на площадях величиной до 10 га - одна; от 10 до 25 ‑ две; свыше 25 га ‑ три. Пробные площади разбивают на две части: одну оставляют для контроля, другую ‑ для проведения таких мероприятий, как и на всем участке. На каждой части пробной площади учитывают подрост и самосев всех пород.

Перечет самосева и подроста в возрасте от двух лет и старше проводят на учетных площадках размером 2x2 м, закладываемых рядами, через одинаковое расстояние. Число рядов (ходов) должно составлять не менее трех на каждой пробной площади. Общее количество площадок ‑ не менее 25 штук.

Данные учета заносят в учетные карточки, которые служат основанием для заполнения ведомости участков, назначенных для содействия естественному возобновлению, и тетради (книги) учета площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению.

Кроме вырубок, содействие естественному возобновлению может производиться под пологом леса. Минерализацию почвы для содействия естественному лесовозобновлению проводят в древостоях с сомкнутостью крон не более 0,6 и в тех местах, где нет подроста. В еловых древостоях минерализация почвы осуществляется за 7‑10 лет до рубки, а в сосновых ‑ за 3‑5 лет. В чистых хвойных древостоях почву минерализуют в конце лета и осенью, в смешанных древостоях с участием лиственных пород в составе более 0,1 ‑ поздней осенью после опадения листьев.

Древостои, в которых проведена минерализация почвы для содействия возобновлению, подлежат рубке в зимний период.

Минерализацию почвы не проводят на вырубках с относительно плодородными, а также мокрыми почвами.

Размер обработанной площади под пологом леса должен составлять не менее 15‑20% площади участка, на вырубках ‑ 30%.

Способы и технические средства для удаления напочвенного покрова выбираются в зависимости от типов древостоя, условий их произрастания, степени задернения, типа почвы, ее влажности и плотности и т.д.

На вырубках с сухими и свежими песчаными, супесчаными почвами в группах типов леса сосняки лишайниковые, вересковые и брусничные минерализация почвы для содействия естественному возобновлению сосны осуществляется полосами шириной 20‑30 см на глубину 5‑7 см. На незадернелых 1‑3-летних вырубках со свежими и влажными супесчаными и легкосуглинистыми почвами в группах типов леса сосняки и ельники сложные и черничные минерализацию почвы производят полосами шириной не менее 1 м на глубину 7‑9 см. На вырубках с суглинистыми и тяжело-суглинистыми сырыми и влажными почвами в типах леса сосняки долгомошные и ельники чернично-мелкотравные и приручьевые минерализацию почвы на вырубках производят путем напашки пластов мощностью 10‑20 см. Расстояние между минерализованными полосами или пластами должно составлять 2‑5 м.

Для минерализации почвы на вырубках и под пологом леса применяются специальные покровосдиратели ‑ сеялки, культиваторы и плуги.

На свежих вырубках в кисличных и близких к ним типах леса рекомендуется неглубокое рыхление с удалением напочвенного слоя и подстилки до поверхности гумусного горизонта, выполняемое с помощью лесных плугов ПКЛ-70, ПЛП-135, ПЛ-1 и др. При обработке плугами ПКЛ-70, образующими ширину минерализованной полосы 1,4 м, борозды прокладывают через 2‑4 м, а при обработке плугами ПЛП-135, создающими минерализованную полосу шириной 2,7 м - через 5‑6 м. На площадках с влажными и сырыми почвами (с избыточным увлажнением) минерализацию почвы совмещают с осушительными мероприятиями, прокладывая через 10‑30 м сеть борозд. Для этого используют плуги-канавокопатели ПКЛН-500, канавокопатели ЛКА-2М и ЛКН-600 и даже экскаваторы ТЭ-3М, Э-304В, Э-5015 и др. Данную технику рекомендуется использовать на долгомощных, сфагновых, таволговых, ланцетовейниковых и др. типах вырубок с переувлажненными почвами.

Указанные плуги в большинстве случаев используют по своему основному назначению - для подготовки почвы на вырубках и под пологом леса, при искусственном лесовосстановлении и на мелиоративных работах. Более подробно о них будет сказано далее. Чаще, при минерализации почвы с целью содействования естественному возобновлению, используют различного вида покровосдиратели, рыхлители, культиваторы и фрезы. Данные орудия производят рыхление с одновременным перемешиванием подстилки и верхнего минерального горизонта полосами шириной 0,5‑2,0 м на глубину 5‑10 см. Расстояние между разрыхленными полосами в зависимости от успешности естественного возобновления составляет на вырубках 2‑4 м, а под пологом леса - 3‑6 м. Расстояние между разрыхленными полосами b также можно рассчитать, используя формулу:

где B – ширина захвата агрегата;

k м – коэффициент минерализации, принимаемый для обеспечения получения достаточного количества подроста основных пород (10‑20 тыс. шт. на 1 га) равным k м =0,25‑0,30 площади с неудовлетворительным естественным возобновлением;

k ро – коэффициент, учитывающий степень минерализации в обрабатываемой полосе в зависимости от типа рабочих органов орудий и принимаемый равным: 1,0 – для плужных корпусов; 0,5‑0,6 – для машин с дисковыми рабочими органами при односледном проходе и соответственно 0,7‑0,8 и 0,9‑1,0 – при двух- и трехследной обработке;

k дв – коэффициент, учитывающий характер движения орудия, принимаемый при полосной обработке равным 1,0, а при перекрестной 1,85.

Якорный покровосдиратель ЯП-1 (рис. 2.1) предназначен для подготовки почвы на нераскорчеванных вырубках и под пологом леса путем сдирания растительного покрова до поверхности гумусного горизонта. Он представляет собой две безразмерные секции якорного типа, соединенные цепью. Первая секция более легкая и имеет форму неправильной шестигранной пирамиды, к основанию которой приварены рабочие органы в виде лап. Вторая секция более тяжелая и имеет продолговатую челнокообразную форму, посредине основания которой приварены рыхлительные лапы. При работе якорного покровосдирателя лапы передней секции сдирают напочвенный покров, а лапы задней секции рыхлят минеральный грунт на глубину 4‑5 см. Агрегатируется ЯП-1 с тракторами ТДТ-55, Онежец-300, ТЛТ-100, ТДТ-44 или ЛХТ-55, к которым он присоединяется цепью.

Рис. 2.1. Якорный покровосдиратель

На нераскорчеванных вырубках с числом пней до 800 шт. на 1 га, захламленных порубочными остатками, валежником, камнями, а также на пустырях и гарях используют покровосдиратели-рыхлители (рис. 2.2) РЛ-1,8 и ПЛ-1,2, агрегатируемые с тракторами Онежец-300, ТЛТ-100, ТДТ-55, ЛХТ-55, Т-100М и др. Они предназначены для сдирания лесной подстилки и мохового покрова с одновременным рыхлением почвы полосами с целью содействия естественному возобновлению. Рыхлитель РЛ-1,8 состоит из рамы с консолями и прицепом, вала с двусторонним кронштейном, рабочих органов в виде зубьев, двух колес с упорами, стопорного и блокирующего механизмов. В задней части рамы установлена ось с кронштейнами, в которые вставляются долотообразные зубья. На концах оси закреплены колеса с упорами и полукруглыми пазами. При транспортировке орудия на дальние расстояния в пазы вставляют заглушки, которые придают колесам нормальную круглую форму. При движении агрегата зубья заглубляются в почву и рыхлят ее. При встрече с непреодолимым препятствием или при забивании зубьев валежником стопорный механизм освобождает колеса, и они начинают поворачивать ось с зубьями на 180°, после чего второй ряд зубьев занимает рабочее положение, а стопорный механизм снова стопорит колеса. Таким образом, зубья рыхлителя как бы «перешагивают» через препятствия. Аналогичное устройство и принцип работы имеет покровосдиратель лесной ПЛ-1,2.

Рис. 2.2. Лесной покровосдиратель

Широкое распространение для минерализации почвы на вырубках получили дисковые орудия: рыхлитель лесной РЛД-2, дисковый культиватор ДЛКН-6/8, покровосдиратель дисковый ПДН-1, культиватор бороздной КЛБ-1,7 (основное назначение - уход за культурами, посаженными в дно борозд). Устройство и принцип воздействия рабочих органов на почву у них во многом схож. В дисковых орудиях применяются сферические цельнокройные или с вырезными краями (чаще) диски, установленные под углом атаки до 45°. Диски составляют в батареи, насаживая их на квадратную ось и устанавливая между ними подшипниковые катушки, обеспечивающие кроме строго выдержанного расстояния между дисками, вращение в подшипниках (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Дисковый покровосдиратель

У рыхлителя РЛД-2 (рис. 2.4) батарея состоит из двух дисков. Батареи располагают по следам гусениц трактора, что предохраняет дисковые батареи от ударов, т.к. тракторист выбирает направление движения, исключающее наезды гусениц на пни. Кроме того, предохраняет батареи от поломок применение подпружиненных стоек, позволяющих дискам отклоняться при встрече с пнями или корнями. Предохранительные пружины имеют такие орудия, как ПДН-1 и КЛБ-1,7. У последних орудий предусмотрена регулировка угла атаки дисков за счет поворотных устройств, состоящих из подвижных и неподвижных плит, фиксируемых болтами в регулировочных отверстиях. У этих орудий также предусмотрена регулировка глубины хода до 10‑12 см за счет использования балластных ящиков.

В покровосдирателе ПДН-1 сферические диски устанавливаются на балансирах и располагаются по схеме «елочка», при этом передние и задние диски перекрывают друг друга в поперечной плоскости. Балансирная подвеска позволяет дискам копировать микрорельеф и обеспечивает высокую степень минерализации почвы. В средней части рамы орудия перед дисками шарнирно установлена подпружиненная рыхлительная лапа, которая отклоняется при встрече с препятствием. С помощью балластного ящика, закрепленного на задней части рамы, производится регулировка глубины обработки до 12 см.

Рис. 2.4. Рыхлитель лесной дисковый РЛД-2:

1 – диск батареи; 2 – стойка; 3 – предохранительная пружина; 4 – рама; 5 – навеска; 6 – высевной барабан; 7 – вал; 8 – фрикционный привод; 9 – пружина

При полосной обработке почвы участки, отводимые под содействие естественному лесовосстановлению посредством минерализации почвы, разбиваются на гоны. Целесообразно длину гона принимать не менее 200 м, а ширину - не менее 100 м. При меньших размерах участков значительная часть времени тратится на холостые переезды в конце гонов.

В багульниковых и сфагновых сосняках для фрезерования торфа с одновременной прикаткой для капиллярного поднятия влаги используют болотные фрезы ФБН-0,9 и ФБН-1,5. На свежих и слаборазвитых вырубках с числом пней до 600 шт./га при содействии естественному возобновлению используют лесную фрезу ФЛУ-0,8 (рис. 2.5). Устройство указанных фрез схожее, при этом фреза ФЛУ-0,8 унифицирована с фрезой ФБН-1,5. Основными узлами фрезы являются: рама с навесным устройством, карданная передача, конический и цилиндрический редукторы, фрезерный барабан, грабельная решетка, механизм регулировки глубины обработки и защитный кожух.

Рис. 2.5. Схема фрезы ФЛУ-0,8:

1 – навесное устройство; 2 – защитный кожух; 3, 4 – конический и цепной редукторы; 5 – регулировочные отверстия механизма заглубления; 6 – грабли; 7 – фрезерный барабан; 8 – ограничительный полоз; 9 – шарнир ограничительного полоза; 10 – рама; 11 – карданная передача

Рабочим органом фрезы является фрезерный барабан. Он содержит ведущие и ведомые диски, которые взаимодействуют между собой через фрикционные прокладки. К каждому ведомому диску крепится восемь Г-образных ножей: четыре правых и четыре левых. Ведомые диски с ножами сидят на валу свободно, а ведущие диски с фрикционными накладками установлены на валу на шлицах. Ведомые и ведущие диски прижимаются рабочими поверхностями друг к другу с помощью пружин. Передача вращения ведомым дискам при помощи фрикционов позволяет им проскальзывать на валу барабана при встрече с непреодолимыми препятствиями в виде пней, камней, крупных корней, порубочных остатков и т.д., и тем самым обеспечивать предохранение ножей от поломок. Момент срабатывания фрикционов регулируют сжатием пружин посредством двух регулировочных гаек, расположенных по бокам фрезерного барабана. Глубина обработки фрез ФБН-0,9 и ФБН-1,5 составляет до 20 см, а фрезы ФЛУ-0,8 - до 16 см.

При движении трактора с включенным валом отбора мощности фрезерный барабан вращается, и его Г-образные ножи измельчают почву и корни диаметром до 4 см, отбрасывая измельченную массу на грабельную решетку, которая дополнительно дробит крупные фракции дернины. Растительные остатки и крупные фракции задерживаются решеткой и остаются в нижней части обработанного слоя почвы, а мелкие фракции проходят сквозь решетку граблей и засыпают обработанный слой сверху. За один час работы фреза может проходить до 3 км.

Следует отметить, что содействие естественному возобновлению может быть успешным тогда, когда будет обработано 15‑25 % площади вырубки. Поскольку минерализация почвы - процесс трудоемкий, к нему следует прибегать при достаточном количестве налета семян от семенников или стены леса. При наличии обсеменителей с урожаем не ниже среднего почва должна обрабатываться на расстоянии не более чем в 100 м. В лиственных насаждениях почву обрабатывают после опадения листвы. Назначая обработку почвы орудиями для содействия естественному возобновлению, следует учитывать процент минерализации, полученный при заготовке древесины (сдирание подстилки машинами и перемещающимися деревьями и хлыстами). После появления самосева на минерализованных полосах необходимо систематически проводить за ним уход. С учетом этого может оказаться, что затраты на содействие естественному возобновлению могут приближаться к стоимости создания лесных культур. В этом случае возможно целесообразнее при отсутствии дефицита трудовых ресурсов перейти на искусственное возобновление леса.

Статьи по теме