Применение удобрений является одним из самых эффективных мероприятий, направленных на повышение продуктивности лесов. Использование удобрений - неотъемлемая часть химизации лесного хозяйства и важное направление его технического прогресса. Под облесение поступает все больше и больше так называемых бросовых земель - со смытыми почвами, перевеваемых песков, старопахотных земель, каменистых россыпей. Из года в год увеличиваются площади культур на выработанных торфяниках, осушенных и рекультивированных землях. Создавать высокопродуктивные и устойчивые насаждения на таких площадях можно лишь с применением удобрений. Существенно повысить продуктивность наших естественных лесов можно только при коренном улучшении естественного плодородия лесных почв на основе использования различных видов минеральных удобрений.
Экономические возможности производства минеральных удобрений в нашей стране уже сегодня позволяют широко их использовать при выращивании лесокультурного посадочного материала и питомниках.
Для правильного и эффективного использования удобрений в лесу необходимо знать свойства лесных почв, в частности динамику содержания в них элементов минеральной пищи растений, физиологию корневого питания древесных пород, сопряженность ритмов роста и питания отдельных пород и их насаждений, основные параметры биологического круговорота веществ в лесу (вынос, связывание, возврат и потери отдельных элементов пищи). Если учесть огромное разнообразие наших естественноисторических условий, структуры и состава лесов, будет понятно, насколько сложна для решения эта комплексная лесоводственная проблема. Надо еще знать и свойства минеральных удобрений, их сочетаний. Только на этой основе могут и должны быть определены потребности лесного хозяйства в минеральных удобрениях, а также разработаны на географической зональной основе рекомендации по их видам, дозам, срокам и технологии применения.
Отечественный и зарубежный опыт использования минеральных удобрений в лесу, а также результаты изучения лесных почв, биологического круговорота веществ в лесных насаждениях позволили установить целый ряд закономерных явлений и особенностей проблемы удобрения лесов. Установлено, что годовой прирост сухого вещества в лесу в лучших условиях местопроизрастания примерно равен урожаю сухого вещества сельскохозяйственных культур на лучших пахотных землях. Количество основных элементов минеральной пищи, ежегодно потребляемых лесом на формирование среднего по величине годового (текущего) прироста в средних по богатству условиях, колеблется в довольно широких пределах: для таежных лесов - от 60 до 300 кг/га, в том числе в сосновых древостоях - от 60 до 100, в еловых - от 100 до 200 и в хвойно-лиственных - от 180 до 300 кг/га. Потребление азота колеблется и сосняках - от 16 до 30, в ельниках - от 30 до 75, а в смешанных хвойно-лиственных насаждениях равно более 100 кг/га в год.
Особенно много элементов питания потребляют быстрорастущие тополевые насаждения.
Средневозрастные насаждений, имеющие наибольший текущий прирост биомассы, потребляют наибольшее количество элементов питания в год: азота 40-120, фосфора - 5-24, калия - 19-94, кальция - 23-183 и магния - 9-20 кг/га. Для формирования ежегодного прироста биомассы потребность лесонасаждений в азоте находится примерно на уровне потребности зерновых культур, в фосфоре и калии - значительно меньше, а в кальции - значительно больше их. Потребности средневозрастных насаждений древесных пород в азоте, фосфоре и калии находятся почти на одном уровне с потребностью зерновых культур. Лиственные породы, особенно тополя, потребляют значительно больше элементов питания, чем хвойные древостои.
Вопреки предположениям, длительность прямого действия и последействия внесенных минеральных удобрений оказалась несоизмеримой со временем оборота рубки, особенно в хвойных и твердолиственных насаждениях. Она равняется, как правило, 5-7, редко 10 годам. Влияние известкования кислых лесных почв растягивается до 20 лет.
Внесенные в почву минеральные удобрения доступны и другим ярусам растительности - подросту, подлеску, травяному и моховому покрову, что резко снижает коэффициент их полезного использования.
Потребление и возврат элементов биогенной пищи в насаждениях разных пород неодинаковы и изменяются с возрастом. В молодом возрасте потребление возрастает, достигая максимума в средневозрастных насаждениях, затем заметно падает. Удельный вес возвращаемых с опадом элементов питания с возрастом увеличивается, особенно в приспевающих и спелых древостоях. Природа как бы готовит почву для молодого поколения леса, которое начнет свою жизнь с энергичного потребления пищи из почвы. В 15-20-летних культурах тополей на Украине возврат зольных элементов питания с опадом достигает 60-73% потребления.
Установлена также кратковременность действия средних доз азотных удобрений (меньше 100 кг/га) и высокая эффективность доз в 120-160 кг/га и более в амидных и аммиачно-нитратных формах, а также низкая рентабельность полного минерального удобрения по сравнению с азотными туками. Дозы вносимых минеральных удобрений, особенно при сочетании разных их видов, должны быть обязательно сбалансированными между собой и содержанием их в почве.
Методы определения обеспеченности лесных насаждений элементами питания
Для определения степени обеспеченности лесных насаждений элементами минерального питания разработаны следующие методы. Визуальный - по внешним признакам растений. На недостаток минерального питания растения чутко реагируют изменением своих внешних признаков ассимиляционного аппарата: уменьшаются размеры хвои (листьев), изменяется их форма, строение, бледнеет окраска. Эти признаки заметны в первую очередь на старых листьях. Симптомы недостатка кальция и бора проявляются на растущих побегах, а серы, железа и марганца - на молодых листьях. Недостаток азота в растении быстро проявляется светло-зеленой, а затем и желтоватой окраской листьев. Значительный недостаток фосфора останавливает их развитие. Резкий недостаток калия приводит к образованию листьев неправильной формы и бурых пятен на них, к снижению устойчивости растений к заморозкам и грибным заболеваниям. При недостатке марганца листья буреют и опадают.
Более объективные данные получают по методу так называемой растительной диагностики, т. е. по содержанию элементов в хвое (листьях). При оптимальных условиях питания содержание элементов минерального питания в хвое или листьях достигает оптимальных предельных величин. По отклонениям от них и судят о степени обеспеченности растений тем или иным элементом питания.
Для ориентировочных расчетов доз удобрений можно использовать и балансовый метод, основанный на теории «выноса» элементов пищи из почв урожаем (например, при рубках главного пользования). Этот метод особенно рекомендуется в лесных питомниках, а также при выращивании плантационных культур. Для больших площадей он обеспечивает лишь ориентировочные данные потребности в минеральных удобрениях. Так, по данным В. С. Шумакова (1971), рубками главного пользования, с 1 га выносится только четырех важнейших макроэлементов пищи - N, Р, К и Са - от 1311 в хвойном до 2491 и 3091 кг - в мягколиственном и твердолиственном хозяйствах.
Анализы почв также могут дать общую картину запасов питательных веществ. Однако четкой связи между количеством элементов питания в почве и производительностью насаждений пока не установлено. Обычно легкие песчаные и супесчаные почвы нуждаются в повышенном обеспечении их калием и азотом, а тяжелые суглинистые в первую очередь требуют фосфорных удобрений. Торфяно-болотные почвы должны быть обеспечены в большей степени фосфорным и калийным удобрениями и в меньшей - азотным.
Наиболее достоверные данные о потребности растений в элементах минеральной пищи дает метод песчаных и почвенных культур в вегетационных сосудах. Однако в сосудах древесные растения можно выращивать лишь до 5-7-летнего возраста. Поэтому необходима закладка опытных культур главнейших лесообразующих пород на разных почвах. Они-то и дадут со временем возможность разработки обоснованных рекомендаций по удобрению лесов.
Рекомендации по удобрению лесов
Конкретными рекомендациями по удобрению лесов на зональной типологической основе лесоводы сегодня не располагают. Обобщая накопленный опыт и отвлекаясь от требований конкретных типов условий местопроизрастания и видового состава насаждений, систему удобрений леса можно строить на следующих основных принципах.
Минеральные удобрения в первую очередь необходимо использовать в лесных питомниках, на плантационных культурах тополей, ели, лиственницы и других быстрорастущих пород, при выращивании культур на осушенных и рекультивированных землях, а также на песчаных и супесчаных бедных почвах. Во всех случаях использовать минеральные удобрения необходимо лишь тогда, когда рост насаждений действительно лимитируется недостатком питания; когда использование их не будет ограничено недостатком какого-либо другого экологического фактора жизни, находящегося в минимуме. Как и в сельском хозяйстве, применять удобрение лесов необходимо на высоком общем агротехническом фоне.
В процессе выращивания леса необходимо 7-8 раз вносить удобрения. Первый раз - при основной подготовке почвы под лесные культуры - 1-2 т/га извести, 800-1000 кг/га фосфорного и 600-800 кг/га калийно-магнезиального удобрения. Азотные удобрения рекомендуется вносить на второй после посадки год - 200-400 кг/га (май-июнь). Второй раз рекомендуется удобрять культуры накануне смыкания для повышения их устойчивости и продуктивности в виде 2-3-кратной подкормки азотом. В стадии «чащи» или «жердняка» (от 15 до 35-40 лет), когда происходит усиленная дифференциация деревьев, а питание насаждений особенно напряжено, рекомендуется 3-4-кратное внесение полного минерального удобрения (NPK) в количестве 200-400 кг/га после очередных рубок ухода.
Наиболее рентабельно удобрение приспевающих и спелых лесов за 10-15 лет или за один класс возраста до главной рубки - NPK в количестве 300-600 кг/га, а еще более - один лишь азот - 90-120 кг/га в два приема с интервалом в 5-7 (10) лет. Для удобрения лиственных лесов дозы должны быть более высокими - Р и К - по 400 кг/га, N - дважды: 400 и 150 кг/га в виде подкормки. Для внесения удобрений при вспашке почвы можно использовать туковые сеялки, в молодых культурах - разбрасывателя, в более старших древостоях - авиацию. Экономично и эффективно локальное внесение органо-минеральных удобрений в посадочное место одновременно с посадкой лесных культур.
Кроме минеральных, возможно использование для удобрения лесов и других видов удобрений - компостов и древесных отходов, городского мусора, сточных вод, микоризной земли, порошка древесного угля и др.
Особенно эффективны биологические удобрения: посевы люпина, использование почвоулучшающих древесных и кустарниковых пород - азотонакопителей (ольхи черной и серой, акации желтой и т. п.). Проблема удобрений - это в основном проблема азота. В насаждениях ольхи черной в зависимости от возраста и условий местопроизрастания в почве имеется от 185 до 500 кг/га желваков, которые за вегетационный период фиксируют от 300 до 900 кг атмосферного азота. Лесоводы в значительной мере могут решить проблему удобрений умелым использованием почвоулучшающих пород - азотонакопителей. Культуры евроамериканского майского тополя на контактах с чистыми культурами ольхи черной повышали свою продуктивность в 2-3 раза.