Оптимальные параметры для произрастания древостоев

Основными факторами, определяющими распространение древесных пород на земной поверхности, являются климат и плодородие почвы.

Климат влияет на следующие характеристики: производительность лесов и разнообразие лесной флоры и фауны; направленность и динамику нежелательных сукцессий; гидрологический режим лесов и рек; устойчивость лесных биогеоценозов к разрушающим природным и антропогенным факторам. Основными показателями в характеристике климата являются тепло- и влагообеспеченность, выраженные в различных единицах; их значения также входят в комплексные показатели.

Границы распространения древесных пород определяются некоторыми крайними значениями количества тепла и влаги, а оптимальные их значения (неодинаковые для различных пород) обусловливают высокое качество и продуктивность древостоев. При проектировании эталонных насаждений необходимо, прежде всего, учитывать требования растений к определенным климатическим условиям. Эталон - это насаждение, которое по породному составу, продуктивности и качеству наилучшим образом отвечает целям лесного хозяйства, т. е. в возрасте спелости дает древесину требуемых сортиментов, выполняет защитные функции, устойчиво против вредных биотических и абиотических факторов, максимально использует естественное плодородие почв, давая значительный прирост древесины. Влияние на древостой любого климатического фактора происходит в комплексе с другими факторами, что отражается в виде определенных показателей.

Энергия Солнца, приходящая на земную поверхность, является главным фактором жизни, распределение которого в биосфере неравномерно: растение использует лишь незначительную часть этой энергии, определяемую значением радиационного баланса. Солнечная радиация влияет на жизненные процессы леса, обусловливая фотосинтез, транспирацию, тепло - и влагообмен и др. Огромную роль в жизни леса играет тепло и, прежде всего, микроклиматическая изменчивость термического режима в приземном слое воздуха. При оптимальном режиме тепла обеспечивается нормальное протекание всех физиологических процессов, ростовых и стадийных изменений.

Потребность в тепле у каждой древесной породы строго определенная, однако эти тепловые границы изучены достаточно слабо. Первостепенное значение для любой фенологической фазы развития дерева и древостоя в целом, а также для различных функций (фотосинтез, транспирация и т. д.) имеют сумма активных температур воздуха и число дней в году со средней суточной температурой > 10°С (вегетационный период), которые определяют продуктивность леса. Если сумма активных температур не достигает оптимальных для данной породы значений, то дерево полноценно не развивается: не имеет характерной высоты, объема, отсутствует плодоношение, т. е. снижается в целом бонитет древостоя.

В качестве оптимального значения суммы активных температур выбрано 1800°С, а оптимума продолжительности вегетационного периода - 120 дней. Температура воздуха является одним из факторов, очерчивающих ареал произрастания той или иной древесной породы. Очень высокие и очень низкие значения температуры одинаково отрицательно влияют на выживаемость древесных пород.

Процессы естественного и искусственного возобновления леса (особенно в начальных стадиях формирования) и продуктивность древостоев тесно связаны с водой, как экологическим фактором. Влага необходима для прорастания семян, играет большую роль в фотосинтезе, при извлечении питательных минеральных веществ из почвы. Зимние осадки являются резервом для будущего вегетационного периода, предохраняют почву и растения от промерзания, высушивающего действия ветра. В умеренном климате произрастание леса возможно при количестве осадков минимум 400 мм/год. Фактически из всего годового количества осадков растение использует лишь 150-175 мм воды в год. Влажность воздуха наряду с осадками воздействует на условия существования леса. Практическое значение в лесном хозяйстве имеет относительная влажность воздуха как один из важнейших показателей пожароопасности в лесу.

Немаловажное значение для жизни растений имеет соотношение тепла и влаги как комплексный показатель климатических условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений. При рассмотрении процессов испарения в качестве показателя используется дефицит влажности воздуха (с ним тесно связаны транспирация и урожайность растений), который положен в основу комплексного показателя увлажнения. Влагопотребление и продуктивность растений тесно связаны с показателем увлажнения, в основу которого положены влагообеспеченность и дефицит влажности воздуха.

Большая скорость ветра является еще одним показателем антиресурсов, с которым приходится считаться в лесохозяйственной практике. Из повреждений и потерь, наносимых лесу ветром, наиболее ощутимы по силе воздействия буреломы и ветровалы.

Основными естественными факторами, определяющими характер лесной растительности, объявляются естественные условия (в т. ч. климат, почвогрунт, рельеф, геологическое построение, звериный мир), а также внутренние процессы, протекающие в лесных сообществах как следствие отношений образующих их организмов (прежде всего древесных пород, обладающих разнообразными эколого-биологаческими свойствами). Деревья в сомкнутых древостоях имеют большую высоту; стволы их более мерно сужаются кверху (менее сбежисты), кроны слабее развиты и приурочены к верхним частям стволов.

ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ - совокупность климатических, орографических, почвенных и гидрологических факторов, определяющих условия роста лесной растительности и динамику леса. Деревья и кустарники могут произрастать при определенном уровне освещенности, тепла, содержания в воздухе двуокиси углерода, наличия в почве влаги, минеральных веществ и кислорода. Указанные потребности зависят от вида и возраста деревьев и кустарников, а также от полноты обеспечения каждого условия. Освещенность растений - важнейшее условие их роста. Оптимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается у древесных растений при освещенности в 20-35 тыс. люкс. Минимальная освещенность для начала фотосинтеза колеблется от 0,4 тыс. люкс у теневыносливых пород до 1,5-2,0 тыс. люкс у светолюбивых. Минимальная температура воздуха для начала фотосинтеза у хвойных пород составляет от -2 до -4 °С. Начало роста надземной части деревьев примерно совпадает с переходом среднесуточной температуры воздуха через +10 °С. Оптимальная температура воздуха для роста растений от +20 до +30 °С. Очень низкие температуры воздуха зимой могут вызвать трещины на стволах или обезвоживание деревьев из-за уменьшения поступления воды. Летом чрезмерно высокие температуры воздуха могут быть причиной иссушения деревьев, особенно молодых, или ожога коры у корневой шейки и выше. Развитие корней у деревьев начинается с переходом температуры почвы через 0 °С и становится интенсивным при температуре выше +5 ºС.

Южная граница лесов проходит по линии, соответствующей количеству осадков, равному величине испаряемости влаги в течение года. Минимальное годовое количество осадков, необходимое для развития лесной растительности на южной границе леса, - 350-400 мм. На склонах северной экспозиции, в поймах рек, в местах с близким уровнем грунтовых вод или на сухих почвах, где образуется конденсатная вода, лесная растительность может произрастать и при меньшем количестве осадков. Теплая погода и высокая влажность почвы удлиняют вегетационный период.

Почва снабжает растения минеральными веществами и азотом, поступающим в результате жизнедеятельности микроорганизмов. При хорошей аэрации в почвенном воздухе содержится достаточное для корней количество кислорода и мало углекислого газа и сероводорода, образующихся в результате разложения органических веществ. Растения испытывают угнетение при содержании в почвенном воздухе кислорода менее 9-12 %, углекислого газа - более 1 % и при наличии сероводорода. Жизнедеятельность корневых систем зависит также от глубины и длительности промерзания почвы, т. к. из замершей почвы растениям труднее поглощать воду. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах для растений благоприятно увеличение содержания кальция. В зоне черноземов и каштановых почв на растения отрицательно влияет засоление легкорастворимыми солями. Недостаток химических элементов в почве может снизить интенсивность фотосинтеза у деревьев.

Лесная растительность, в свою очередь, существенно влияет на лесорастительные условия. В зависимости от видов произрастающих деревьев и кустарников, структуры и возраста насаждения может увеличиться или уменьшиться содержание в почве азота, зольных элементов и гумуса, понизиться или повыситься кислотность почвы. Лесная растительность может препятствовать или содействовать появлению молодого поколения леса. Хозяйственная деятельность человека может временно или на длительный срок изменить лесорастительные условия. Так, в густых сомкнутых насаждениях наибольшая потребность в воде и минеральных веществах наблюдается в возрасте 20-40 лет, в период быстрого роста деревьев, к этому возрасту важно разредить насаждение. Улучшить условия для роста деревьев позволяют благоприятное смешение древесных пород и рубки ухода. Влажность, температура и структура почвы изменяются при ее обработке, плодородие почвы повышают мелиорация и внесение органических и минеральных удобрений.