Сокращение сроков выращивания древесины и повышение продуктивности лесов - важнейшие проблемы современного лесоводства. В комплексе мероприятий, направленных на их решение, большую роль играет выращивание насаждений быстрорастущих древесных пород.
Быстрорастущими принято считать древесные породы, насаждения которых к возрасту главной рубки имеют средний прирост древесины более 6 м3/га для твердолиственных, более 10 - для хвойных и более 15 м3/га - для мягколиственных пород. При интенсивном лесовыращивании с использованием удобрений быстрорастущими могут быть насаждения тополей, древовидных ив, сосны веймутовой и черной, ольхи черной, лиственницы, ели, дуба красного, акации белой, айланта. Однако самая быстрорастущая из всех древесных пород во всей умеренной зоне северного полушария - тополь.
Выращивание культур тополей проф. М. Е. Ткаченко считал первоочередной задачей лесоводства решительно всех стран земного шара, занимающихся вообще лесоразведением. После второй мировой войны внимание лесоводов всего мира в значительной мере было приковано к тополям. С 1948 г. при ООН в рамках ФАО работает Международная комиссия по тополю. Над решением проблемы разведения тополей работают специальные научно-исследовательские институты и опытные станции во многих странах.
Основная особенность, привлекшая внимание лесоводов, - высокая продуктивность насаждений тополей.
Даже при экстенсивном выращивании, т. е. по агротехнике, общепринятой для других древесных пород, в оптимальных для них условиях (D4) на легкосуглинистых аллювиальных почвах пойм тополевые насаждения при 25-летнем обороте рубки имеют средний прирост древесины около 30 м3/га. Особенно быстро они растут в первые 10-15 лет. Прирост по высоте почти прекращается в 35-40 лет, тогда как у дуба, сосны и лиственницы после заметного падения в 20-30 лет он не снижается вплоть до 100 лет. Еще большую продуктивность тополя имеют на орошаемых землях при интенсивном выращивании.
Высокая продуктивность тополей объясняется целым рядом присущих им специфических биоэкологических и лесоводственных особенностей. К ним относятся легкая скрещиваемость между собой, особенно в пределах одних секций, длительный период роста побегов в высоту во время вегетации, высокая интенсивность жизнедеятельности, в частности фотосинтеза и транспирации, большая фотосинтезирующая поверхность листьев, мощное развитие физиологически активных корней, светолюбие и высокая требовательность к плодородию почвы, активное участие в процессах водообеспечения не только заболонной, но и ядровой или спелой древесины, повышенная газо- и пылеустойчивость, а также значительно большая, чем у других пород, емкость и интенсивность биологического круговорота веществ в насаждении.
Наибольшее распространение в культурах получили естественные гибриды европейского (Populus nigra L.) и канадского (P. deltoides Marsch.) черных тополей (евроамериканские гибриды) - майский (P. marilandica), мощный (P. robusta), поздний (P. serotina) и серый (P. regenerate). В нашей стране широко известны и многие искусственные гибриды тополей П. Л. Богданова, А. В. Альбенского, А. С. Яблокова и др.
Все тополя в течение вегетационного периода значительно дольше, чем другие древесные породы, вегетируют и растут в высоту. Так различные виды и гибриды тополей растут в высоту в среднем 100-110 дней в году, на севере Украины (г. Овруч) - от 120 до 140, а в плавнях Нижнего Днепра - до 194 дней в году. Сосна обыкновенная растет по высоте в среднем 40-60, лиственница - около 80-90, а дуб - 10-15 дней в году. Рост в высоту у тополей происходит не только за счет вытягивания заложенных раньше эмбриональных элементов побега, но и за счет постоянного создания в течение всего вегетационного периода новых элементов роста стебля и листьев. На Украине 7-13% общего прироста у тополей по высоте падает на май, 30-36 - на июнь, 27-37 - на июль, 18-30 - на август, а у некоторых - 1-3% и на сентябрь. Этим фактом обосновывается необходимость проведения тщательных уходов за тополевыми культурами не только в первую, но и во вторую половину лета. При этом условии будет максимально использовано их свойство как быстрорастущих пород.
Интенсивность транспирации у тополей при прочих равных условиях в среднем в 5-7 раз больше, чем у сосны и ели, в 3 раза, чем у лиственницы, и в 2 раза, чем у бука и дуба. 17-летнее дерево тополя берлинского за май-сентябрь в линейной однорядной посадке вдоль ингулецкой оросительной системы (правобережье Днепра) транспирирует 73,3 м3 воды, дуб черешчатый там же и в том же возрасте - 20 м3, ясень зеленый - 12,9, ива белая и орех грецкий - по 44,4 м3. Максимальная продуктивность фотосинтеза, свойственная обычным нашим лиственным породам, колеблется от 5 до 10 мг СО2 в 1 ч на 1 дм2 удвоенной поверхности листа, у тополей же она достигает 15 мг. Более высокая по сравнению с другими древесными породами интенсивность транспирации и продуктивность фотосинтеза тополей обеспечивается и значительно большей (в 1,5-2 раза), чем у других пород, поверхностью листьев и населенностью почвы физиологически активными корнями.
Все тополя светолюбивы, хотя и отличаются друг от друга по этому признаку. По отношению к другим породам группа очень светолюбивых тополей (белые тополя и осина) стоит наравне с саксаулом, акацией белой и эвкалиптами; группа среднесветолюбивых (большинство черных тополей и их гибридов) - наравне с березой и лиственницей, а группа светолюбивых (бальзамические тополя) - наравне с сосной, айлантом и ясенем. Евроамериканские тополя оптимум роста имеют в условиях не менее 1400 ч солнечного освещения за вегетационный период и в местностях со среднегодовой температурой не ниже 9,5 при средней температуре вегетационного периода около 16,5 и среднеиюльской - около 20° С.
Максимальную продуктивность тополя имеют на почвах глубоких, мощностью 60-90 см. Ограничителями мощности доступной для роста тополей почвы чаще всего выступают подстилаемая горная порода, ортштейн, тяжелая глина, застойная грунтовая вода, хлоридное или сульфатное засоление нижних горизонтов почвы. Для хорошего роста все тополя требуют хорошей аэрации почвы. По относительному требованию тополей к аэрации почвы они образуют следующий ряд: мощный, алжирский пирамидальный, осина, сереющий, Болле, белый, «1-214», поздний, майский, гельдерский, серый евроамериканский, осокорь. Все тополя требовательны к влажности почвы. Лишь турангу можно считать ксерофитом. Ксеромезофиты - осина, сереющий, белый. Мезофиты - осокорь, черный пирамидальный, алжирский пирамидальный, Болле, поздний, бальзамические тополя. Мезогигрофиты - мощный и все евроамериканские гибриды. Характерным свойством тополевых условий местопроизрастания является высокая щелочность почв. Наиболее благоприятные для роста тополей значения рН почвенного раствора находятся в пределах 6-7, критическими считаются 4,5-5 и 8,5 и более. Ацидифильной из тополей является лишь осина.
Почти все тополя требовательны и к плодородию почвы. Все черные и евроамериканские гибриды следует считать мегатрофами, осину - типичным мезотрофом. Бальзамические и белые тополя занимают среднее положение между мега- и мезотрофами. Наиболее пригодны для тополей почвы с преобладанием и пышным развитием таких растений-индикаторов: ежевики обыкновенной, цирцеи альпийской, щучника дернистого, подмаренника цепкого, гравилата речного и городского, будры плющевидной, недотроги обыкновенной, чистеца лесного, крапивы двудомной и жгучей.
Всем тополям свойственно вегетативное размножение, обеспечивающее хорошее естественное возобновление их насаждений. Евроамериканские тополя возобновляются преимущественно пневой порослью, а белый, сереющий и осина - корневыми отпрысками. Летняя рубка насаждений черных тополей отрицательно влияет на количество и качество появляющейся поросли.
Тополя отзывчивы на повышение уровня минерального, особенно азотного питания. Вместе с тем тополь - самая агрессивная, очень конкурентоспособная древесная порода при выращивании в смешанных насаждениях. Все это предопределяет экономическую и биологическую необходимость выращивания, как правило, чистых тополевых культур. Одноклоновые, или одновидовые, насаждения иногда имеют большую продуктивность, чем смешанные, многоклоновые.
Хорошим компонентом тополя, повышающим его продуктивность в несколько раз, является ольха черная (табл. 8). В симбиозе с микроорганизмами она фиксирует на своих корнях атмосферный азот и в смешанных культурах обеспечивает нитрофосфорофильные тополя азотным питанием. Оптимальной долей примеси ольхи, при которой тополя в наибольшей мере увеличивают свой рост по сравнению с чистыми насаждениями, является 35-45% по количеству деревьев в 10-20-летнем возрасте.
Хорошими спутниками, также улучшающими рост тополей, могут быть акация желтая, бузина, липа. Важной особенностью тополевых насаждений, тесно связанной с их высокой продуктивностью, является весьма емкий и быстрый биологический круговорот веществ. Высокая газо- и пылеустойчивость тополей обусловливает широкое использование их в зеленых городских насаждениях, особенно в крупных промышленных центрах. Это связано и с высокой зольностью листьев у тополей - 10,4% против 8,9% у ясеня, 5,6-5,8% у других лиственных пород и 2,4% у сосны.
Изложенные выше особенности и причины быстрого роста тополей предопределяют агротехнику создания и выращивания насаждений.
Все тополя, кроме осины, естественно распространены в поймах малых и больших рек. Поймы рек и следует рассматривать как типичные тополевые условия местопроизрастания, наиболее пригодные для выращивания их высокопродуктивных насаждений. Нетипичные, но вполне благоприятные для тополей условия вне пойм формируются в различного рода понижениях в пределах боровой террасы, во впадинах и ложбинах древней террасы в плакорных условиях, а также по тальвегам и днищам балок, на конусах выноса делювия оврагов в речные долины. Общим для всех этих элементов рельефа является принос с повышенных склонов делювия, обогащенного органическим веществом, и получение дополнительного увлажнения за счет стока с окружающей местности. При условии получения среднего прироста древесины к возрасту рубки не менее 10-15 м3/га в год типологический ареал целесообразного выращивания тополей без орошения и удобрений должен быть ограничен шестью типами - D4, D3, D2, С2, С3 и С4 с оптимумом в условиях D4. За пределами этих условий выращивание массивных тополевых насаждений без орошения или без использования удобрений экономически нецелесообразно.
Для лесной зоны лучшим тополем остается осина, особенно ее быстрорастущие и устойчивые против гнили формы. В зонах смешанных и широколиственных лесов, кроме устойчивых против гнили форм осины, рекомендуются бальзамические тополя и их лучшие гибриды: ивантеевский, подмосковный, вегетативный гибрид № 10, волосистоплодный, берлинский, Максимовича, московский. Для лесостепи лучшими являются черные тополя, особенно их евроамериканские гибриды, а также сереющий, белый, русский, пионер, мощный 236, ивантеевский, подмосковный и др. В степных и особенно пустынных и полупустынных районах на орошаемых землях должны использоваться преимущественно тополя белые, их гибриды и частично черные, особенно пирамидальные формы.
Учитывая высокую конкурентоспособность тополей, выращивать их насаждения следует, как правило, чистыми. Однако для повышения их продуктивности целесообразно вводить в культуры тополей почвоулучшающие древесные породы, прежде всего ольху черную и кустарники - бузину красную и черную, акацию желтую. Выращивать ольхово-тополевые культуры можно с одновременным и разновременным вводом этих пород. В обоих случаях ольха должна высаживаться густыми 3-5-рядными кулисами в широкие междурядья тополей без уменьшения оптимальной густоты тополевых насаждений.
В качестве посадочного материала рекомендуется использовать крупномерные 1-2-летние саженцы обычные или саженцы-барбателлы (с 2-летней надземной частью - стволиком и 3-летней корневой системой). Это не исключает возможности создания культур и посадкой черенков и сеянцев.
Весьма требовательные к влажности и хорошей аэрации тополя нуждаются в высоком качестве подготовки почвы и ухода за культурами.
Выращиваться тополевые культуры должны, как правило, редкими. Международной тополевой комиссией культуры считаются очень густыми при 625-1000, средней густоты - 200-400 и редкими - менее 200 шт/га. Во многих странах широкие междурядья используются под выращивание сельскохозяйственных культур. Для условий средней полосы, Кубани оптимальной густотой тополевых культур при 25-летнем обороте рубки, когда накапливается наибольший запас стволовой древесины, является: в условиях D4 - 267-400 (6х6 или 5х5), в условиях D3 - 400-625 (5х5 или 4х4), в условиях С3 - 2500-3330 шт/га (3х1 или 2x2 м).
Свободное стояние отдельных деревьев в тополевых культурах даже после смыкания их полога предопределяет необходимость индивидуального ухода за деревьями вплоть до возраста главной рубки в виде обрезки сучьев без проведения привычных для лесоводов рубок ухода. При 25-летнем обороте рубок рекомендуется трижды обрезать сучья: первый раз в 7-10-летних культурах на нижней трети, второй раз - в 12-15 лет на нижней половине и в третий раз - в 17-20 лет на нижних 2/3 высоты деревьев.
Тополя широко используются при создании линейных насаждений (1, 2, реже 3 и 4-рядные посадки) вдоль дорог, границ полей севооборотов, каналов, садов, различных водоемов и усадеб. Такие посадки - неотъемлемая черта ландшафтов южных районов (Кубани, Средней Азии). Кроме выполнения своих основных защитных функций, они служат нередко единственным местным источником древесины.
Особенностями создания и выращивания линейных насаждений являются:
а) использование в качестве посадочного материала только крупномерных 2-3-летних саженцев с обрезанными до 1/2 - 2/3 высоты боковыми ветками;
б) редкое размещение посадочных мест, создающее для каждого дерева большую площадь питания;
в) использование тополями плодородия почв примыкающих к ним сельскохозяйственных угодий;
г) нарушенность естественного сложения почв и хорошая их аэрация, особенно вдоль дорог и каналов;
д) индивидуальный уход за стволом и кроной в первые 3-5 лет после посадки;
е) частичная подготовка почвы в виде отдельных ям различного размера.
Типологический ареал целесообразного выращивания тополей в линейных посадках, кроме условий D3, D4, С3, С4, охватывает более бедные В3, В4 и более сухие D1, D2, С1, С2 условия местопроизрастания.
Для линейных посадок в первую очередь используют мужские особи с пирамидальными декоративными кронами. Наиболее пригодны для этих целей тополя канадский, миссурийский, мощный, берлинский, поздний, черный пирамидальный, Болле, советский пирамидальный, русский, ленинградский, алжирский, первенец Узбекистана, стремительный и др.
По агротехнике выращивания быстрорастущие тополевые культуры считают плантационными культурами, основными отличиями которых от обычных насаждений являются интенсивная агротехника выращивания, небольшая густота, использование удобрений, а нередко и орошение, короткий оборот рубки, большие запасы древесины. При этом необходимы полное подавление конкуренции сорняков, поросли лиственных пород (очевидно, с помощью гербицидов и арборицидов), широкое использование удобрений. Все это, несомненно, связано с большим удорожанием создания и выращивания таких культур. Агротехника выращивания плантационных культур других древесных пород еще слабо разработана.