За последние столетия в густонаселенных районах нашей страны шло постоянное и интенсивное оттеснение лесов с их исконных земель на менее плодородные — истощенные длительным сельскохозяйственным пользованием, в овраги, на пески, эродированные или каменистые склоны, в том числе и в места, где лес раньше вообще не произрастал.
Этот процесс продолжается, к сожалению, и в наши дни, и немалую роль в этом играет ведомственная разобщенность лесов. Но не только это. Вследствие бессистемных рубок леса нередко приходят в упадок и в дальнейшем раскорчевываются под видом перевода малопродуктивных насаждений в другие типы угодий.
Однако в целом мы можем констатировать увеличение лесистости во многих малолесных районах, где лесные насаждения создают главным образом на землях, не пригодных для других видов пользования. Только за период с 1961 по 1970 г. в УССР, например, на оврагах и песках было создано 359,6 тыс. га лесных культур. Если в 1956 г. лесистость по республике составляла 12,4 %, то уже в 1973 г. — 14,1 %.
Смещение лесов с коренных местопроизрастаний на нелесные земли и за пределы естественной границы их распространения сделало работу лесоводов более сложной. Дело в том, что в таких условиях насаждения часто повреждаются дендрофильными насекомыми, в них формируются очаги болезней, начинается преждевременное их усыхание. Но дело здесь не только в условиях произрастания. Нередко при облесении нелесных земель лесоводы не учитывают их особенностей, и в первую очередь плодородие почвы и архитектонику почвенных горизонтов. Стремясь выращивать высокопродуктивные насаждения на истощенных нелесных землях, чистые загущенные культуры создавали, например, на старопахотных землях, мотивируя это тем, что здесь быстрее образуется лесная среда и исчезнет угроза населения почвы личинками пластинчатоусых, а стволов деревьев — сосновым подкорным клопом. Однако при этом не учитывался тот факт, что большая перегущенность на маломощных истощенных почвах является одной из главных причин ослабления и распада насаждений.
Почвенные ресурсы нелесных земель во многих случаях не позволяют выращивать высокопроизводительные древостой. Так, в зависимости от плодородия почвы на бывших старопахотных землях в боровых (A1— А2) и суборевых (B1—В2) условиях вполне приемлемо, что древостой могут дожить до возраста спелости, имея общий запас 150—250 м3, хотя в коренных типах леса это не может считаться показателем успешного лесовыращивания. Вопрос производительности древостоев на нелесных землях требует детального изучения и прежде всего выявления насаждений, которые в данных условиях могут считаться эталонными. При оценке насаждений на нелесных землях нельзя забывать, что главное их назначение — в выполнении почвозащитных, водорегулирующих, рекреационных и других функций.
С обеднением почв питательными веществами и понижением уровня грунтовых вод сокращается видовой состав древесно-кустарниковой растительности, исчезает или обедняется напочвенный покров. Примером могут служить сосняки лишайниковые, занимающие в Полесье вершины дюнных всхолмлений, а также верхние части вторых боровых террас и гряд. Процесс естественного заращивания таких песчаных возвышенностей весьма длительный, а в конечном итоге из древесных пород здесь приживается только сосна обыкновенная. Ее возобновление, как правило, имеет мозаичный характер и в условиях сухих гигротопов (А0) обычно не бывает сплошным. В результате формируются низкобонитетные (IV—V классов) сосняки, где сомкнутость полога не превышает 0,5—0,6. Корневые системы поверхностные (якорные корни опускаются не ниже 0,5—0,9 м), длина отдельных корней часто превышает высоту дерева. Стволы сучковатые, сбежистые, много двойчатых и тройчатых деревьев. Сильноразвитые поверхностные корневые системы в таких экстремальных условиях обеспечивают деревья влагой и питательными веществами. По истечении нескольких десятилетий под пологом появляется самосев сосны. Лесоэкологические условия (содержание гумуса в почве, микроклимат) к этому времени несколько улучшаются. Учитывая экстремальность условий и важную защитную роль этих насаждений (хотя и низкобонитетных), их следует всемерно охранять и ориентироваться на естественное возобновление, так как возможности создания культур здесь ограничены.
На бедных песчаных почвах в Полесье создано много чистых сосновых культур, которые длительное время находились под сельскохозяйственным пользованием. В результате длительного пользования слабогумусированные неглубокие почвы истощаются, а подстилающие их флювиогляциальные (или иного происхождения) песчаные отложения уплотняются. Корневые системы сосен здесь обычно концентрируются и верхнем 20—30-сантиметровом слое, который в засушливые годы пересыхает. Перегущенные (10—17 тыс. посадочных мест на 1 га) культуры, созданные посадкой сосны в плужные борозды, в таких условиях в массе усыхают, причем в зависимости от плодородия почвы, увлажненности й агротехники создания культуры начинают суховершинить в возрасте 10—13 лет, когда еще не проявляются признаки их заражения корневой губкой. Годичный прирост чистых перегущенных (13,6 тыс. посадочных мест на 1 га) сосновых культур, созданных в сухих боровых условиях (A1) Волынской обл. Площадь длительное время использовалась под сельское хозяйство. Верхний истощенный почвенный горизонт содержал 1,1 % гумуса и подстилался плотным слоем крупнозернистого желтокрасного песка. Численность подкорного клопа в год обследования составляла 28—68 особей на 1 дм2, однако стремительное падение годичного прироста по высоте началось после 8 лет, когда вредоносность подкорного клопа еще не могла сказаться в перегущенных культурах. Причина ослабления и суховершинности заключалась в бедности почв и чрезмерной перегущенности.
Ослабленность культур на старопахотных землях способствует возникновению в них очагов массового размножения филлофагов. Например, в условиях Западного Полесья УССР в послевоенный период исключительно в таких культурах формировались очаги обыкновенного соснового пилильщика, пилилыциков-ткачей, соснового шелкопряда и монашенки. Только рыжий сосновый пилильщик повреждал наряду с культурами на старопахоти насаждения естественного происхождения, хотя и в значительно меньшей степени. Примечательна в этом отношении история обособленного урочища Гай Ковельского лесхоззага Волынской обл. Урочище было представлено в основном чистыми перегущенными сосновыми культурами по старопахоти (типы условий местопроизрастания А2, В2). В 1967— 1968 гг. в этом урочище проводили авиационную химическую борьбу с сосновым шелкопрядом, и очаги были ликвидированы. В 1977— 1978 гг. в урочище действовал очаг монашенки, вскоре затухший в результате вирусного заболевания вредителя. Позже большая часть урочища была расстроена корневой губкой, и его пришлось вырубить.
Аналогичные данные получены для условий Белорусского Полесья, где очаги хвоегрызущих вредителей сосны приурочены к двум основным типам условий местопроизрастания: чистым сосновым жерднякам, искусственно созданным на старопахотных землях (к тому же они в большинстве случаев поражены корневой губкой), чистым сосновым насаждениям разного возраста, часто естественного происхождения в типах условий местопроизрастания А1 и А2. Таким образом, связь очагов вредителей и болезней в сосновых насаждениях с бедностью почв очевидна.
С большими трудностями связано облесение песков. В нашей стране примерно 200 млн га песчаных земель, различных по плодородию, увлажненности, рельефу, растительным свойствам. Пески — самая большая категория площадей, попытки облесения которых часто заканчиваются неудачей. Даже в условиях лесной зоны облесение песков сопряжено со значительными трудностями. В нашей стране широко известны Донские пески — на надпойменных террасах Дона, Донца, Хопра, Медведицы и других рек. Исключительно суровы пески Волжско-Уральских пустынь, массивы Волжско-Кумских (Калмыцких), Терских, Божиганских песков и др. Использование этих земель как пастбищных, сенокосных и прочих угодий возможно только под защитой лесных насаждений. Поэтому облесение этих песков — одна из важных государственных задач.
При облесении песков следует учитывать, что по генезису, архитектонике горизонтов, уровню залегания грунтовых вод они довольно неоднородны. В Полесье, например, мы сталкиваемся с четырьмя типами песков: флювиогляциальными, древнеаллювиальными, современными аллювиальными и эоловыми (в более южных районах флювиогляциальные пески отсутствуют). Нижнеднепровские пески (вместе с межаренными понижениями — около 200 тыс. га) были отложены водами древнего Днепра, впоследствии много раз подвергались ветровой эрозии и переотлагались. При этом почва разрушалась, а пески обеднялись перегноем и илистыми веществами.
Наиболее бедными в Полесье являются глубокие однофазовые древнеаллювиальные и эоловые песчаные отложения с уровнем грунтовых вод ниже 2 м. Произрастающие здесь сосняки самых низких классов бонитета и в возрасте 30—35 лет едва достигают 3 м в высоту. Весьма неблагоприятны для сосны песчаные эоловые отложения. Попытки облесения таких площадей кончаются, как правило, неудачей: чахлые с ярко-желтой хвоей сосенки погибают иногда, не достигнув в высоту 1,5 м.
Бедность песков органическими соединениями и, как следствие этого, подвижными формами элементов питания (азотом, фосфором, калием) создает предпосылки для преждевременного усыхания насаждений. Бедность песчаных почв дополняется и недостатком влаги. В южных районах страны на бугристых сухих песках культуры сосны в первые годы жизни часто гибнут от пересыхания верхнего слоя в засушливые периоды, от засыпания, выдувания (обнажения корней). Культуры старше 10 лет испытывают недостаток почвенной влаги на участках с пониженным уровнем грунтовых вод при отсутствии в почве водоупорных и погребенных почвенных горизонтов. На фоне тяжелых почвенно-климатических условий (недостаток влаги, засекание, выдувание) ослабление и отпад деревьев часто отмечаются за счет повреждения их хрущами, небрежной посадки (загиб корней), недостаточного количества уходов.
Искусственное облесение в экстремальных условиях требует предварительной детальной оценки почвенно-гидрологических свойств конкретных земель. Лесопатологические обследования желательно проводить при участии почвоведов — это даст возможность установить ряд зависимостей состояния культур от глубины залегания грунтовых вод, наличия водоупорных и погребенных горизонтов и от ряда других определяющих свойств почвенного плодородия.
Культуры сосны на Приднепровских песках, крайне неоднородные по лесорастительным свойствам, обследовались в пределах Днепродзержинского, Днепропетровского и Новомосковского лесхоззагов Днепропетровской обл. Район относится к степной лесорастительной зоне. Среднегодовое количество осадков 423 мм, большая часть выпадает летом. В весенний период, имеющий решающее значение для приживаемости лесных культур, осадков очень мало: в марте 22 мм, апреле 32 и мае 41 мм. Нередко они выпадают в виде ливней, что способствует эрозии, или небольших (до 5 мм) дождей, смачивающих лишь тонкий (5—7 мм) быстровысыхающий слой песка и поэтому не имеющих практического значения в балансе почвенной влаги (в летний период таких осадков в среднем выпадает около 50 мм). Засухи повторяются в среднем один раз в три года.
Обследование лесных культур проводилось в 1970 г. после сильнозасушливого 1968 г. По результатам обследования были сделаны следующие выводы:
основной причиной низкой приживаемости, а затем ослабления и усыхания сосновых культур на втором десятилетии их жизни на песчаных надпойменных террасах Днепра и Самары служило недостаточное увлажнение почв, вызванное их бедностью и плохими водными свойствами, которые усиливаются недостатком атмосферных осадков и резко расчлененным рельефом, определяющим глубину залегания грунтовых вод;
в ряде случаев ослабление культур объяснялось избыточным увлажнением слабогумусированной песчаной почвы, вызванным высоким уровнем грунтовых вод;
грань между недостатком и избытком влаги неустойчива и находится в зависимости от подъема и опускания грунтовых вод (оптимальный их уровень 2 м);
погребенные гумусовые горизонты и водоупорные прослойки (ордзанды) имеют положительное влияние на рост сосновых культур как в случае избыточного увлажнения, так и при его недостатке; при недостатке влаги они служат водоупором, сохраняя и накапливая влагу, проникающую сверху; при высоком уровне грунтовых вод погребенные почвы и водоупорные прослойки прерывают капиллярную сеть, поднимающую влагу вверх, и тем самым препятствуют переувлажнению поверхностных горизонтов почвы;
засоление почв отсутствует, что дает возможность считать их лесопригодными; по своим лесорастительным свойствам они близки к Алешкинским пескам, возможность облесения которых к тому времени уже была доказана.
Установленные закономерности позволили выделить 3 категории земель, отличающиеся различной пригодностью почв для лесовыращивания:
1. Вершины и гребни песчаных бугров с глубоким (до 6 м) уровнем грунтовых вод. Почвы слабогумусированные, без погребенных горизонтов. Этой категории свойственно неустойчивое состояние культур, в любом возрасте возможен повышенный процент усыхания, вплоть до полной гибели культур.
2. Гребни дюн и бугров с глубоким (до 6 м) залеганием грунтовых вод. Почвы слабогумусированные, с погребенными и уплотненными горизонтами. Ровные пространства, склоны и плоские понижения неясно бугристого рельефа при высоком уровне грунтовых вод (на 1,2—2 м ниже поверхности). Почвы слабогумусированные, избыточно увлажненные, без погребенных горизонтов. Нижние части склонов кучугуров со средним уровнем грунтовых вод (до глубины 4,5 м). Почвы слабогумусированные, с погребенными песчаными горизонтами. Этой категории свойственно малоустойчивое состояние культур, выражающееся в появлении на втором десятилетии жизни суховершинных деревьев.
3. Междюнные понижения с оптимальным уровнем грунтовых вод (2,4 м ниже поверхности). Почвы слабогумусированные, с уплотненными горизонтами, подстилаются глинистой породой (водоупор). Ровные поверхности с оптимальным уровнем грунтовых вод (2 м и ниже поверхности). Почва слабогумусированная, песчаная, на погребенном карбонатном суглинистом черноземе. Ровные поверхности с глубоким уровнем грунтовых вод. Почвы слабосуглинистые, с погребенными и уплотненными горизонтами. Нижняя часть склонов террас с повышенным уровнем грунтовых вод (1,2—1,5 м ниже уровня поверхности). Почвы хорошо гумусированные, избыточно увлажненные. Этой категории свойственно устойчивое состояние культур.
Определив принадлежность лесокультурных площадей к названным категориям земель, можно заранее прогнозировать степень устойчивости этих культур и предотвращать усыхание посредством определенных агротехнических и лесозащитных мероприятий.
При облесении такого рода песков на передовых лесных предприятиях применяют безотвальное рыхление почвы на глубину 60—80 см и внесение компостированного торфа. Механизированную посадку ранней весной сеянцев с хорошо развитой корневой системой производят на 3—4 см глубже корневой шейки. Такая агротехника позволяет вырастить на бедных и выщелоченных песках устойчивые сосняки даже без шелюгования, столь часто применявшегося прежде. В ряде случаев целесообразно выравнивание площадей.
В целях защиты саженцев от хрущей в почву вносят инсектициды, а корневые системы растений опудривают или обмакивают в жижу с примесью инсектицидов. В трудных условиях роста, когда широкие междурядья смыкаются слишком поздно, на 3—4-й год после создания культур одновременно с уходом в почву вносят инсектициды. Своевременность изреживаний культур до оптимальной полноты будет способствовать улучшению их влагообеспеченности, а, следовательно, повышению их устойчивости.
В Карпатах стихийные бедствия и нарушение технологических режимов рубки могут привести к расстройству древостоев, уничтожению растительности и почвы. В таких случаях образуется каменистая россыпь и возникает опасность развития осыпей и селевых потоков, избежать которых можно только созданием лесных насаждений.
Начало облесения отдельных участков Карпат было положено в 1954—1955 гг. экспериментальными работами Института леса АН УССР и Надворнянским лесокомбинатом Прикарпатского производственного лесозаготовительного объединения. В качестве главных пород использовали чаще всего ель и сосну, реже — явор, ильм, лиственницу, кедр европейский. Посадочное место глубиной 0,5 м выстилали мхом или устанавливали кошелку, чтобы они препятствовали выносу мелкозема, вносимого при посадке в глубь каменистого профиля. Начальное число гнезд от 1700 до 6600, число саженцев в гнезде от 1 до 6, чаще 3. Технология создания таких культур требовала трудоемкого ручного труда и лесоводственного энтузиазма. Работы производились в горных условиях.
Лесокультурным работам предшествовали, а затем велись параллельно с ними исследования по лесоводственно-экологической типизации каменистых пустошей, основанной на соотношении каменистого скелета различной величины на разных глубинах почвенного профиля, степени нарушения напочвенного покрова, характере распространения остатков мелкозема, сходстве участков с соседними выделами, не лишенными древесной растительности. Установлено 5 категорий каменистости, тесно коррелирующих с типами лесорастительных условий: V — самые бедные боровые, IV — суборевые, III — обедненная сурамень и т. д.
В настоящее время на территории Карпат имеется около 6 тыс. га экспериментальных и производственных культур, созданных в разные сроки в условиях всех категорий каменистости. Исследования вариантов позволяют сделать определенные выводы.
Эффективность лесовосстановления на каменистых россыпях требует прежде всего строгого выбора главной породы в соответствии с категориями каменистости участков. Для условий I и II категорий лучше всего подходит ель, сосну следует вводить в субори и субореватые подтипы боров (IV категория каменистости).
Оптимальное начальное число сеянцев в посадочном месте в сураменях (III категория каменистости) — 2, в суборях (IV категория) — 3. Установлена необходимость в своевременных рубках ухода с тем, чтобы к 25—30 годам в гнездах оставалось по одному дереву лучшего роста и развития.