Г. Ф. Морозов отдавал преимущество смешанным насаждениям перед чистыми, прежде всего, как более устойчивым и продуктивным. Он писал: «Смешанные, сложные и разновозрастные насаждения более совершенны, чем чистые, одноярусные и разновозрастные». Преимущества их заключаются в следующем:
- они полнее используют подземную и надземную среду, так как представляют собой комплекс древесных пород, каждая из которых занимает свою «экологическую нишу» в окружающей среде;
- они сильнее влияют на среду, причем влияние их на почву, как правило, более благоприятное, чем чистых и одновозрастных насаждений;
- они более устойчивы против вредных насекомых и грибных болезней, так как неоднородность их структуры создает препятствия для распространения насекомых и грибов и лучшие условия для поселения и жизни насекомоядных птиц и других полезных животных;
- они, как правило, более продуктивны, чем чистые насаждения.
Указанные особенности относятся не ко всем смешанным насаждениям, а лишь к тем, которые являются продуктом длительного естественного отбора или удачного комбинирования древесных пород в эксперименте. Они не относятся к тем неудачным попыткам смешения древесных пород между собой, которые являлись продуктом необоснованного новаторства со стороны отдельных экспериментаторов. Например неудачное смешение дуба с ильмовыми в степном лесоразведении, сосново-дубовые посадки при тесном однорядном смешении на очень бедных песках и т. п.
Г. Ф. Морозов дополняет свою мысль о неповсеместных преимуществах смешанных насаждений следующим образом: «В исключительных почвенно-климатических условиях не может быть ни смешанных, ни сложных насаждений; чистые насаждения там вполне устойчивые образования». Примеры таких насаждений: чистые сосняки сухих боров, чистые дубняки сухих дубрав (с подлеском из степных кустарников), ольшаники на низинных торфяниках, лиственничники на полюсе холода, заросли горной сосны у границы леса и т. п. Все эти условия крайние. Для них свойствен минимум питательных веществ почвы, тепла или влаги. Последняя выступает в качестве ограничителя также и в максимуме, в случае, например, ольса. Следовательно, лесовод в этих крайних условиях не должен создавать смешанных культур, поскольку здесь они неустойчивы и малопроизводительны.
Смешанные насаждения являются образцовыми в тех случаях, когда они создаются не из пород-антагонистов, а из пород, индифферентных друг к другу, а еще лучше — из взаимно благоприятствующих пород. Сочетания пород последнего типа очень редки в природе. Их изредка можно встретить только в естественных смешанных насаждениях, являющихся продуктом тысячелетнего отбора. Чаще всего встречаются сочетания, в которых одна из сторон, получая выгоду от соседней, приносит ей вред. Таковы, например, взаимоотношения сосны и дуба: сосна получает большой выигрыш от дубового подлеска или второго яруса под своим пологом, поскольку он обогащает почву и служит препятствием для распространения ряда насекомых — вредителей сосны. Однако дуб не получает пользы от сосны — он растет значительно лучше, когда его освободят от верхнего соснового яруса. По такому же типу складываются взаимоотношения лиственницы и ясеня, получающего большую помощь от своей соседки.
Лесоводственное правило создания смешанных культур требует смешения пород светолюбивых с теневыносливыми, пород первой величины с породами нижних ярусов, азотолюбов с азотособирателями, пород с разноярусными корневыми системами, пород, не имеющих общих вредителей и болезней, асинхронно поглощающих питательные вещества, и пр.
Однако указанные рекомендации сочетаний не всегда эффективны. Так, например, асинхронно поглощающие влагу ранний и поздний дуб не следует смешивать в сухих местообитаниях, так как ранний дуб до начала вегетации позднего успевает использовать львиную долю весенних запасов почвенной влаги и его партнеру остается уходить в нижний ярус или совсем исчезать из состава насаждения.
При создании смешанных насаждений подбирают породы по признаку благоприятного влияния друг на друга или хотя бы смягчения остроты конкуренции, особенно — конкуренции второстепенных пород по отношению к главной породе. Если избранные породы соответствуют условиям местообитания и сочетание их удачное, можно достигнуть повышения продуктивности и устойчивости насаждений против вредных влияний, а также улучшения качества древесины. Это достигается без дополнительных капиталовложений и трудовых затрат.
Чтобы резче оттенить особенности рассматриваемого здесь специфического для лесоводства способа повышения продуктивности, сравним его с агрономическими способами. Внесение органических и минеральных удобрений, севообороты, комплекс современной интенсивной обработки почвы и ухода за растениями удорожают культуру. К способам смешанных культур приближаются сидерация, злако-бобовые смеси и особенно — травосмеси у луговодов. В этих случаях используют главным образом удобряющее влияние бобовых растений, доставляющие небобовым растениям связанный азот.
К способу смешанных лесных культур приближается широко практикуемый агрономами плодосмен культур, дающий значительное повышение продуктивности по сравнению с длительными монокультурами.
Плодосмен может быть эффективен также и в лесоводстве. Русскими лесоводами и почвоведами была доказана почвоулучшающая роль насаждений березы и осины, возникающих из самосева после сплошной рубки ельников. В исследованиях многих немецких, шведских, чешских, польских лесоводов была показана необходимость сажать лиственные породы и особенно бук после ухудшающих почву ельников. Из предыдущего текста известно, что лиственные породы в этих случаях нейтрализуют вызванную елью высокую кислотность, накопляют в верхнем горизонте почвы значительные запасы «мягкого гумуса», извести, азота, фосфора, калия, магния и других элементов, ускоряют обмен веществ между деревьями и почвой с помощью сопровождающей их разнообразной и многочисленной почвенной микрофлоры и мезофауны. В составе мезофауны особенно активны и полезны для убыстрения круговорота веществ дождевые черви.
Агрономические севообороты подобны смешанным культурам лесоводов с той лишь существенной разницей, что в первом случае влияние друг на друга видов сельскохозяйственных растений происходит односторонне, без взаимодействия, так как предшествующая во времени культура А влияет на последующую В, обратное же влияние не осуществляется. В смешанных лесах и культурах травянистых растений виды А, В и другие высаживаются совместно, в одно время, поэтому взаимодействие осуществляется между всеми компонентами одновременно.
Из сказанного следует, что лесоводство располагает более широкими, чем агрономия, перспектинами для использования отношений между растениями в интересах повышения их продуктивности. Кроме того, оно более, нежели агрономия, заинтересовано в правильном выборе и приспособлении своих многолетних растений к внешней среде уже хотя бы потому, что лесные культуры закладывают однажды на долгий срок. В этих условиях ошибки, сделанные первоначально, получают резонанс в десятилетиях. Между тем в одно-двухлетних культурах ошибки агронома быстро постигаются и исправляются в течение ближайших лет.
Особенно интересны сочетания пород, проявившие яркий эффект повышения продуктивности и рекомендованные для широкого применения. Для примера остановимся на культуре обыкновенного ясеня и лиственницы, а также смешанных культурах тополя и черной ольхи.
Культура обыкновенного ясеня (Fraxinus excelsior L.) и лиственницы (Larix sibirica Ledeb.) на почвах среднего и высокого плодородия С и D и среднего увлажнения (2 и 3). Эта смесь не встречается в наших естественных лесах и считалась некогда бесперспективной, поскольку обе породы очень светолюбивы. Ее применили в ряде мест Украины случайно в конце прошлого века. Ясень растет хорошо, лиственница в 50—60 лет достигает 30 м высоты. В 60 лет ясень вырастает примерно до той же высоты и диаметра, что и в естественных насаждениях на тех же почвах в 100 лет. В 60 лет лиственница дает 400—500 м3 общего запаса древесины, ясень — 200—250 м3 на 1 га; это вдвое больше нормальных естественных насаждений того же возраста в этих условиях местообитания.
По данным проф. Д. Д. Лавриненко, влияние сибирской лиственницы на ясень можно представить в следующих цифрах запаса в 52-летнем возрасте.
Влияние сибирской лиственницы на ясень, м3/га
Разгадка причины успеха указанной комбинации пород была найдена в сфере череспочвенного обмена веществ (П. С. Погребняк, 1939). Ясень, как это было доказано вегетационными опытами, является нитро-фосфорофилом. Лиственница подкармливает ясень продуктами разложения своего отпада, богатого фосфорной кислотой и калием. Кроме того, она создает лучший микробиологический режим для азотного режима почвы (азотфиксация, аммонификация, нитрификация); позволяет экономно использовать влагу верхнего почвенного слоя благодаря подстилке типа «модер», мульчирующей поверхность почвы, способствует большому доступу тепла и осадков к почве и т. п.
Смешанные культуры тополя и черной ольхи. Эту рекордную по продуктивности комбинацию древесных пород обнаружил аспирант Г. И. Редько в 1955 г. (Г. И. Редько, 1958).
Взрослых смешанных культур из тополя и ольхи он не нашел и изучил взаимное влияние упомянутых пород в местах контакта соседних участков их чистых культур. Ольха положительно влияет на рост тополя. В молодом возрасте наибольший рост по высоте и диаметру обнаружил второй от ольхи ряд тополя, так как первый попал под затенение более старшей по возрасту и более высокой ольхи. Второй и последующие ряды тополя, не воспринимая светового угнетения, лучше используют преимущества, создаваемые ольхой в почве. Именно взаимоотношения в почвенной сфере являются главной причиной рекордного повышения производительности тополя под влиянием ольхи: по высоте в молодом возрасте (до 10 лет) — до 100%, в старом — до 20%; по диаметру в молодом возрасте — до 200—250%, в старом — до 30—70%; по запасу в возрасте спелости — до 100—150%.
Как показали раскопки, горизонтальные корни тополя растут предпочтительно в сторону ольхи, преодолевая 20—30-метровые расстояния. Попадая в зону ольхи, они густо разветвляются. Г. И. Редько констатировал многочисленные случаи проникновения корешков тополя в желваки на корнях ольхи. С помощью химического анализа он установил, что тополь поглощает из желваков азотные соединения. Перед нами типичный случай благоприятствования одного компонента другому, эффективно использующему предоставленные ему преимущества для повышения прироста.
На основе упомянутых исследований рекомендуются совместные культуры тополя с ольхой, особенно в местообитаниях В и С, где без удобрений тополь не может дать среднего прироста выше 8 м3 в год. Свою почвоудобряющую роль черная ольха (Alnus glutinosa Gaertn) может осуществлять лишь в местообитаниях 3 и 4-го ряда увлажнения; во 2-м ряду увлажнения следует применять менее влаголюбивые виды — серую (A. incana Moench) и зеленую (A. viridis DC) ольху.
П. С. Пастернак (1954) установил, что желтая акация представляет собою продуктивный азотсобиратель, но лишь на почвах, лучше обеспеченных влагой. На степном юге ее роль как обогатителя почвы азотом ничтожна. Г. И. Редько (I960) исследовал тополевые плантации с подлеском желтой акации и установил положительное влияние этого кустарника на тополь, выразившееся в поднятии прироста древесины до 30% против контроля.
Из таблицы видно, что желтая акация дает ежегодно прибавку 3,3 м3 древесины тополя на 1 га.
Влияние желтой акации на тополевые плантации (по данный Г. И. Редько)
Благоприятное взаимное влияние древесных пород может проявляться не только в форме мобилизации и накопления ими дефицитных элементов почвенного питания, но и в результате удаления из почвы избытка того или иного элемента. Так, в чистых насаждениях белой акации накопляется избыток азота в почве, который может быть поглощен растениями нитрофилами, особенно — подлеском из бузины (Sambucus nigra L.). Уменьшая количество азота в почве, бузина приводит соотношение N : Р : К к более благоприятному для белой акации.
Взаимовлияние древесных пород может выступать в различной сфере. Нередко встречаются прямые химические воздействия, носящие характер так называемой «аллелопатии» (W. Molisch, 1937). В эту категорию попадают преимущественно прямые токсические (ингибиторные) воздействия одного вида растения на другой в корневой сфере. Однако в большинстве случаев они несущественны. В природе преобладают более многосторонние и сложные взаимоотношения, осуществляющиеся через длинную цепь посредствующих звеньев. Во всех случаях решающее значение имеет взаимодействие растений с средой — нищей. Так, благоприятное влияние граба, клена, скумпии (Rhus cotimus L.), ели на соседние породы особенно эффективно на почвах, богатых известью, и на солонцеватых, поскольку упомянутые породы своей подстилкой способствуют подкислению почвы. Подщелачивающие почву лиственные, особенно бузина и другие кустарники (у них pH промывных вод из лесной подстилки достигает 9,5), способны быстро и эффективно нейтрализовать кислую реакцию подзолистых почв. Древесные породы, отпад которых является любимой пищей дождевых червей (кустарники, клены, липа, ильмовые и другие), способны быстро повышать почвенное плодородие и производительность насаждений.
Как правило, наибольший антагонизм пород присущ смешанным насаждениям в периоде от начала смыкания до конца жердняковского возраста. В средневозрастных и приспевающих насаждениях антагонизмы прекращаются в связи с выпадением одних пород и взаимным благоприятствованием или по крайней мере индифферентным отношениям со стороны других.
Как было упомянуто, особое значение для успеха смешанных посадок приобретает гнездовой способ культур. С его помощью антагонизм между породами смягчается, полностью устраняются нежелательные последствия антагонизма в первой фазе жизни культур, после смыкания крон.