Теоретические основы и зональные требования
В большинстве случаев обработка почвы является решающим условием успешного выращивания лесных культур, особенно их приживаемости, сохранности и роста в первые годы жизни. В комплексе агротехнических приемов выращивания культур обработка почвы наиболее механизирована.
В степных и лесостепных районах уровень механизации подготовки почвы достиг 95-100%, а в лесной - 60-75%.
Общая цель обработки почвы сводится к улучшению ее физических свойств, водного и теплового режима, водного и минерального питания культур и устранению вредного влияния на них сорной травянистой растительности.
Обработка почвы под лесные культуры должна быть строго зональной, обусловленной конкретными естественно-историческими условиями - типами условий местопроизрастания, состоянием и происхождением лесокультурных площадей, биоэкологическими свойствами выращиваемых древесных пород. Она должна обеспечивать выращивание устойчивых и высокопродуктивных насаждений с наименьшими затратами труда и средств.
Теоретическими обоснованиями применяемых способов обработки почвы под лесные культуры занимались А. П. Тольский (1928), А. И. Стратонович (1966) и В. С. Шумаков, В. Н. Кураев (1973) и др.
Многочисленными исследованиями установлено, что в степной и частично лесостепной зонах на площадях, поступающих под лесные культуры, за исключением неудобных земель, свойства почв близки к свойствам почв на сельскохозяйственных землях или одинаковы с ними. Поэтому и способы обработки почвы, особенно сплошной, под лесные питомники и лесные культуры успешно заимствуются от сельского хозяйства. В зонах хвойных (тайга), смешанных и лиственных лесов, где осуществляются основные объемы лесокультурных работ, климатические условия характеризуются превышением осадков над испарением и, особенно в таежных лесах, недостаточным количеством тепла. Здесь преобладает промывной или периодически промывной тип водного режима почв, наблюдается кислая реакция природных вод, высокая активность иона водорода, высокая миграционная способность железа, марганца, органических и минеральных коллоидов, дефицит многих элементов минерального питания растений. На поверхности почвы в лесу накапливается большая масса мертвого органического вещества - лесной подстилки. Большинство типов условий местопроизрастания имеет постоянно избыточное или сезонное периодически избыточное увлажнение почв. В этих условиях преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Основная категория лесокультурных площадей - вырубки - характеризуется большим количеством пней, захламленностью, нарушенностью поверхностного слоя почвы, ясно выраженным микрорельефом в виде микроповышений и бессточных микрозападин. Вот почему традиционные способы подготовки почвы, успешно используемые в степном полезащитном лесоразведении, непригодны в лесной зоне при лесовосстановлении. Более того, отдельные элементы механической обработки почвы (рыхление и перемешивание на избыточно увлажненных маломощных подзолистых и дерново-подзолистых почвах) приводят к ухудшению физических свойств почв и вредны для выращивания молодых насаждений.
Вырубка леса в степных и лесостепных районах приводит к пересыханию и перегреву верхних слоев почвы летом. В таежных лесах, напротив, большинство невозобновившихся вырубок заболачивается или имеет сезонное избыточное увлажнение, которое затрудняет естественное и искусственное лесовозобновление. В зоне избыточного увлажнения (таежные леса) при подготовке почвы под лесные культуры должны быть созданы микроповышения, окруженные бороздами, с целью отвода временного избытка влаги. Высота микроповышений - площадок, холмиков, пластов или гряд должна быть около 30-45 см. В зоне достаточного увлажнения (смешанные и частично лиственные леса) высота образуемых при обработке почвы микроповышений должна быть меньшей - около 20-30 см.
В зоне нормального увлажнения (зона лиственных лесов и северная лесостепь) обработка почвы должна проводиться вровень с поверхностью земли, возможно создание также микропонижений - плужных борозд как посевных или посадочных лесокультурных мест.
В зоне недостаточного увлажнения (южная лесостепь, степная, полупустынная и пустынная зоны) обработка почвы под лесные культуры должна быть направлена на накопление и сбережение влаги. При этом можно руководствоваться требованиями к обработке почвы под сельскохозяйственные культуры.
В принципе не только каждой лесорастительной зоне, но и каждому типу (в крайнем случае - группам типов) условий местопроизрастания в пределах лесорастительных зон теоретически должна соответствовать своя агротехника создания и выращивания лесных культур, в том числе и своя обработка почвы. Целью подготовки почвы под лесные культуры во всех зонах является регулирование внутрипочвенного микроклимата в посевных и посадочных лесокультурных местах, а также борьба с конкуренцией сорняков за элементы минеральной пищи.
В пределах типов или групп типов условий местопроизрастания цель и выбор способов обработки почвы обусловливаются также биологическими и лесоводственными свойствами выращиваемых древесных пород. Для этого необходимо знать оптимальные параметры экологических условий для прорастания семян, формирования проростков и всходов, хорошей приживаемости и сохранности, роста культур в первые годы жизни. Опыт показывает, что различные способы обработки почвы сказываются на сохранности и росте культур обычно до 10-15-летнего возраста, а иногда и более старшего возраста. Во всяком случае, подготовка почвы - залог хорошей приживаемости, сохранности и роста культур в первые годы их жизни, что обеспечивает общую успешность культур и в будущем.
Выбор способов обработки почвы в значительной мере зависит также и от экономических возможностей лесохозяйственных предприятий.
Современные способы подготовки почвы под лесные культуры
Подготовка почвы под лесные культуры может быть осуществлена механической обработкой, с помощью огня и химическими средствами.
Основной и наиболее распространенной подготовкой почвы под лесные культуры сегодня является механическая обработка. Обработка почвы под лесные культуры - это механическое воздействие на почву рабочими органами машин и орудий, обеспечивающее создание наилучших условий для роста и сохранения культур. Как правило, различным способам механической обработки под лесные культуры в зависимости от конкретных естественноисторических условий должны предшествовать подготовительные работы - уборка хлама, сжигание порубочных остатков, сплошная или частичная раскорчевка пней, вычесывание корней, планировка, уборка крупных камней или валунов, предварительное сельскохозяйственное пользование, осушение или обводнение.
Различают 2 вида механической обработки почвы - сплошную и частичную. Способы (или системы) сплошной обработки почвы под лесные культуры аналогичны способам, используемым в лесных питомниках. Все они заимствованы у сельского хозяйства. Это системы зяблевой вспашки, весновспашки, черного пара (осеннего и ранневесеннего), занятого, сидерального и кулисного паров. Сплошная обработка почвы под лесные культуры обычно практикуется в лесостепных и степных засушливых районах юга и юго-востока, особенно при защитном лесоразведении. Основная задача сплошной обработки почвы - сохранение и накопление влаги, борьба с сорняками.
В степных крайне засушливых условиях юго-востока широко применяется плантажная пахота по системе черного пара со следующими элементами: лущение дисковыми лущильниками, первая главная зяблевая вспашка плугом с предплужником на технически возможную глубину, снего- и водозадержание зимой и весной, весеннее покровное боронование, послойная культивация черного пара в течение лета, осеннее рыхление почвы безотвальными орудиями на глубину 50-70 см, снова снего- и водозадержание зимой и весной следующего года, весеннее предпосадочное боронование или культивация при уплотнении тяжелосуглинистых и солонцеватых почв.
В особо тяжелых лесорастительных условиях рекомендуется двухлетнее парование с глубокой плантажной вспашкой и боронованием. Такая агротехника дает хорошие результаты на темно-каштановых почвах, южных черноземах, маломощных среднесуглинистых солонцеватых, карбонатных маломощных смытых, скелетных и лугово-черноземных солонцеватых тяжело-суглинистых почвах.
В лесной зоне сплошная обработка почвы под лесные культуры может применяться на пустырях, прогалинах, старопахотных землях - чаще зяблевая пахота или весновспашка. На вырубках сплошная обработка почвы не получила распространения, так как сплошной обработке почвы на вырубках должна предшествовать дорогостоящая раскорчевка пней, вычесывание корней, резко снижающие плодородие дерново-подзолистых и подзолистых почв. Поэтому наибольшее распространение здесь получила частичная обработка почв под лесные культуры - полосная, в виде гребней или валов, бороздами, площадками, террасами и ямками.
Из всех способов частичной механической обработки почвы чаще других применяется полосная в виде следующих вариантов: а) вспашка почвы полосами на уровне поверхности земли; б) в виде микроповышений - пластов, гребней или гряд и в) полосная безотвальная вспашка песков на технически возможную глубину с одновременной затравкой ее гексахлораном против майского хруща (способ Нижнеднепровской научно-исследовательской станции по облесению песков - НИСОП).
Во всех вариантах полосного способа почва обрабатывается лишь в пределах предварительно расчищенной на вырубке технологической полосы шириной от 1 до 3 м и более или просто в виде отдельных лент шириной 0,8-1,2 м (на песках) с оставлением необрабатываемых полос шириной 3-5 м на вырубках с естественным возобновлением или шириной 2,5-3,0 м на подвижных песках. Фактически вспаханной оказывается от 25 до 50% общей лесокультурной площади.
Для обработки лесных почв под лесные культуры используются: плуги лемешные, плуги-канавокопатели, дисковые плуги, орудия с зубовидными рабочими органами, фрезы, покровосдиратели и ямокопатели. В зависимости от рабочих органов машин и орудий, а также от свойств, состояния лесной почвы и времени ее обработки образуются следующие типы лесокультурных посевных или посадочных мест.
Наибольшее распространение в лесной зоне получили 4 и 5-й типы лесокультурных мест, создаваемые лесными плугами и канавокопателями. Однако с точки зрения комплексной механизации лесовосстановительных работ наиболее перспективен 3-й тип посадочных мест, образуемый орудиями рыхлящего типа.
Качество подготовленных лесокультурных мест может быть определено по соотношению между массой органогенных слоев почвы и мощностью (массой) минерального слоя обработанной почвы. Если это соотношение больше единицы, то для большинства типов условий местопроизрастания посадочные места 2, 3 и 4-го типов в первый год после обработки обладают малоблагоприятными условиями для посевов и посадок. Если соотношение этих масс меньше или равно единице, то в первый год после обработки почвы создаются относительно удовлетворительные условия для роста культур.
Полосным способам обработки почвы на вырубках, как правило, должна предшествовать расчистка и частичная раскорчевка технологических полос для прохода почвообрабатывающих агрегатов. Для удовлетворительного светового питания и успешного роста культур в первые годы ширина расчищаемых полос должна быть не менее 2,5-3 м. Кроме удаления оставленной древесины, порубочных остатков при расчистке технологических проходов на них должны быть также убраны крупные валуны (па северо-западе), а на торфяниках и сильно задернелых вырубках еще и мохово-злаковый очес и часть наименее разложившегося торфа. При количестве пней на дренированных почвах до 500 и на избыточно увлажненных - до 600 шт/га для механизированной полосной обработки почвы корчевки пней не требуется. Для лучшего прохода агрегатов желательно лишь снижение высоты пней или спиливание их заподлицо с поверхностью почвы. При большем количестве пней требуется частичная их раскорчевка. Даже частичная раскорчевка вырубки увеличивает количество бессточных микрозападин, частично удаляет или сдвигает аккумулятивные горизонты почвы, уплотняет поверхность, увеличивает пестроту свойств лесных почв. Но эти недостатки компенсируются возможностью обеспечить строгое размещение посадочных мест и механизацией всего комплекса работ по их созданию и выращиванию.
Вспашка или обработка почвы полосами на уровне поверхности земли при незначительном их возвышении производится на дренированных почвах легкого механического состава с помощью фрез, дисковых борон или обычных сельскохозяйственных плугов. На осушенных торфяниках кроме дисковых борон используются специальные болотные фрезы. С помощью фрезерных орудий шнекового типа создаются также микроповышения в виде валика. При обработке почвы этими орудиями происходит разрыхление и перемешивание верхних слоев почвы и лесной подстилки. Общим недостатком такой обработки почвы является буйное зарастание полос травянистой растительностью и, следовательно, необходимость частых прополок и борьбы с сорняками.
Дисковые орудия (плуг, борона и др.) по центру полосы образуют возвышающийся над необработанной частью почвы валик высотой 18-20 см. Дисковая борона может быть использована не только на дренированных почвах легкого механического состава, но и на наиболее влажных и тяжелых почвах, а также для разделки пластов, создаваемых кустарниково-болотными плугами.
При полосной обработке почвы лесными лемешными плугами в виде гребней, пластов и гряд в отличие от сельскохозяйственных плугов крошения и перемешивания почвы не происходит. Лесные лемешные плуги отрезают пласт в вертикальной плоскости, подрезают его снизу, поднимают, переворачивают, укладывают рядом с бороздой в опрокинутом виде, т. е. дерниной на дернину. Заделка произрастающей растительности происходит путем перевертывания ее вверх корнями, вминания и придавливания ее весом почвы пласта, прижатого к поверхности почвы отвалом. При этом образуются два неравноценных лесокультурных места: обедненное микропонижение - дно борозды и обогащенное дренированное микроповышение - пласт в виде сдвоенной дернины и сдвоенного гумусового горизонта. На дренированных почвах для посева и посадки леса используются борозды, а на более влажных и богатых почвах - пласты. В бороздах молодые растения в первые годы растут хуже, чем на пластах, однако они почти не зарастают сорняками, требуют меньше уходов. На пластах культуры приживаются и растут лучше, но и сильнее зарастают травянистой растительностью, больше требуется уходов за ними. Глубина и ширина борозд, а также мощность (толщина) и ширина пластов зависят от используемых орудий. Выбор последних для обработки почвы определяется влажностью и богатством почвы, мощностью дернины или травяно-мохового очеса и торфа.
При посадке культур по пластам желательно выворачивание вместе с пластом части подзолистого горизонта как защитной покрышки против зарастания пластов сорняками. Напротив, при посеве семян по пластам необходимо снять вывороченный подзолистый горизонт для создания лучших условий прорастания и роста всходов и сеянцев.
Для образования микроповышений на избыточно увлажненных почвах перспективны свальные плуги, образующие свальные пласты за один проход.
Расстояние между центрами обработанных полос обычно устанавливается не менее 3 м, чаще от 3 до 6 м - в зависимости от наличия или ожидаемого естественного возобновления. Во всех случаях для перемещения транспортных агрегатов ширина междурядий должна быть не менее 2,5-3 м.
При облесении песчаных массивов, особенно на голых и слабо заросших песках в очень сухих и сухих типах условий местопроизрастания, широкое распространение на юге получил полосный способ обработки Нижнеднепровской НИСОП. Обработка почвы производится полосами шириной 1,5-2 м путем рыхления на глубину 60-80 см рыхлителями без оборота пласта (одно- или двукратный проход) с оставлением 2,5 3 м междурядий. До и после рыхления, может проводиться дискование полос. Для борьбы с личинками корнегрызущих насекомых одновременно с подготовкой почвы проводится затравка ее ядохимикатами.
Обработка почвы площадками широко проводилась в прошлом и в значительных объемах применяется и в настоящее время. При этом, в зависимости от степени дренированности и плодородия лесных почв, площадки могут быть пониженными (после снятия верхнего слоя и разрыхления нижнего), на уровне поверхности необработанной площади (путем перештыковки лопатой или разрыхления и перемешивания почвы другими орудиями) и повышенными - в виде холмиков из вынутой, перевернутой и положенной рядом на дернину необработанной почвы. Площадки-холмики могут быть и насыпными из вынутой рядом почвы. Размер и количество площадок на единице площади определяются количеством имеющегося или ожидаемого естественного возобновления главных и второстепенных древесных пород, количеством пней, степенью захламленности вырубок, методом создания культур - посевом или посадкой и возрастом используемого лесокультурного посадочного материала. Чем больше количество площадок на единице площади, тем меньше они по размеру. При отсутствии естественного возобновления главной породы на дренированных и легких по механическому составу почвах площадки могут быть размером 0,2x0,2 м с количеством от 5 до 8 тыс. шт/га. На избыточно увлажненных плодородных почвах с обильным возобновлением лиственных пород размер площадок увеличивается до 2x2 м, а их количество уменьшается до 600-800 шт/га. Для приготовления площадок используются площадкоделатели; в условиях избыточного увлажнения - бульдозеры.
На подверженных эрозии склонах гор, балок, оврагов с уклоном от 20 до 38° проводится полосная вспашка почвы по террасам или путем приготовления ямок различных размеров. Террасы нарезаются шириной 2,5-3 м для посадки одного и 4,0 4,5 м - для посадки двух рядов. Расстояние между террасами зависит от уклона и может быть равно от 3 до 6 м. Террасы, как правило, должны иметь обратный уклон 2-4°. Для нарезки террас используются террасеры.
Подготовка почвы в виде различного размера ямок (вручную и с помощью ямокопателя) широко используется при посадке саженцев в лесах зеленых зон, при озеленении городов и населенных мест, при создании защитных и декоративных посадок вдоль шоссейных дорог и пр.
Строго регулируемый и контролируемый пал или сжигание собранных порубочных остатков на вырубках, особенно там, где сравнительно успешно проходит процесс естественного возобновления по минерализованной почве, может быть использован в качестве мер содействия естественному и искусственному возобновлению леса. Использование огня допустимо при этом только на вырубках, лишенных жизнеспособного подроста, под строгим контролем. Однако для подготовки почвы под лесные культуры этот метод в настоящее время не применяется.
Использование гербицидов и арборицидов для подготовки почвы под лесные культуры (полосами, местами) перспективно на старых вейниковых, луговиковых и крупнотравных вырубках таежной зоны. Вырубки рекомендуется обрабатывать для осенней посадки - весной, а для весенней - осенью предшествующего созданию культур года. Для предотвращения смены пород рекомендуется также использовать арборициды. Использование гербицидов позволяет отказаться от последующих уходов за лесными культурами в первые 1-2 года и по сравнению с другими видами подготовки почвы наиболее экономично.
Опыты показали, что почва обычно освобождается от остатков гербицидов через 1,5-2 месяца после обработки. На вейниковых и луговиковых вырубках рекомендуется использовать далапон (40-65 кг/га) и атразин (20-30 кг/га), а для крупнотравных вырубок - только атразин в количестве 25-30 кг/га (действующего вещества) в виде водных растворов или суспензий (800-1000 л/га).