16 февраля 2016г.
Органическое вещество, формирующееся в почвах в процессе эволюции, имеет важные биосферные, средообразующие и защитные функции. Район исследования уникален тем, что является относительно молодым геологическим образованием, характеризующимся расчлененным рельефом, выходом к поверхности в результате геологического поднятия пермских красноцветных отложений, в связи с чем имеет специфические условия формирования органического вещества – в особенности различных по генезису и свойствам лесных подстилок и гумуса.
Лесная подстилка является важным компонентом лесного биогеоценоза и играет огромную роль в функционировании лесных экосистем, что отмечали такие видные ученые почвоведы и лесоводы, как Г.Н. Высоцкий (1911), Г.Ф. Морозов (1926), С.А. Захаров (1931), В.Н. Сукачев (1964), С.В. Зонн (1963-1965,1974, 1983).
Учитывая теоретическую и практическую важность данного вопроса, нами проведено исследование состава и свойств подстилок хвойно-лиственных лесов области Вятского Увала в пределах республики Марий Эл. Целью исследований является установление условий формирования лесных подстилок. Задачи исследований: определение параметров лесных подстилок, их состава и свойств, а также их влияние на другие компоненты лесных экосистем.
При изучении лесных подстилок важным аспектом является определение основных ее параметров: строения, мощности, запаса и состава [4]. Некоторые авторы [2] отмечают, что запас подстилки в хвойном лесу сравнительно постоянен – 25т/га в еловом, 18 т/га – в сосновом. Исследования, проведенные в основных типах лесных биогеоценозов, показывают, что мощность лесных подстилок как в пределах типа леса, так и различных типов леса имеет значительную степень изменчивости (10 и 49% соответственно). В лиственных фитоценозах мощность подстилки незначительна (1-2 см), тогда как в хвойных фитоценозах она имеет значительные величины (2-6 см). Статистический анализ материала по типам лесных подстилок показал, что на территории исследованного района преобладают подстилки типа модер – двухслойные, среднеразложившиеся; значительно реже встречаются подстилки типа муль-модер и модер-мор, и отсутствуют подстилки типа мор. Это объясняется как лесорастительными условиями, так и составом насаждений. На данной территории в основном распространены смешанные хвойно-лиственные насаждения с низкой полнотой, и богатые кальцием почвообразующие породы, которые способствуют более быстрому разложению подстилок и препятствуют образованию грубых и многослойных подстилок типа мор.
В исследованных лесных подстилках количество органического вещества наибольшее в подгоризонте А0/ (79-96%), закономерно уменьшаясь в ее нижней части (46-89%). Снижение значений беззольного органического вещества в подгоризонтах А0// и А0/// связано как с разложением растительных остатков и увеличением зольности, так и примесью минеральных частиц. Коэффициент вариации изучаемого показателя составляет в подгоризонте А0/- 4,2 %, в подгоризонте А0// -11,7 %.
При исследовании генезиса и оценки плодородия почв лесных биогеоценозов важным вопросом является изучение физико-химических свойств лесных подстилок, что отмечали в своих работах многие исследователи лесных экосистем (Степанов,1929; Зайцев,1935; Роде,1943; Градусов,1958; Винокуров, Шакиров,1964; Богатырев, Щенина, 1989; Сабиров,1997 и др.). В связи с этим, проведено изучение подвижных (в буферном растворе с рН=1,68 по методике Кирсанова) соединений фосфора и калия в хвойно-лиственных подстилках района. Исследования показывают, что количество подвижного фосфора в подстилках рассмотренных биогеоценозов варьирует в пределах 12-99 мг/100г подстилки, калия – 120-534мг. Резкое снижение содержания фосфора и калия наблюдается в некоторых сосновых типах леса, которые произрастают на песчаных почвах. В более гумифицированном подгоризонте А0// отмечено уменьшение фосфора и калия, вследствие выноса этих легкоподвижных элементов в нижние минеральные горизонты почвенным раствором и усвоения корнями растений (при участии органических кислот).
Наиболее кислой реакцией обладают подстилки сосновых фитоценозов, затем в ряду уменьшения кислотности идут подстилки еловых фитоценозов, затем осиновых и березовых. Подстилки осиновых и березовых фитоценозов характеризуются относительно меньшей кислотностью и реакцией близкой к нейтральной, что обусловлено зольным составом опада лиственных лесов и характером процессов его разложения, зависящее от условий среды.
Для темнохвойных фитоценозов максимальные значения рН солевой вытяжки верхнего подгоризонта (5,80 и 5,81) выявлены в ельнике липовом и ельнике липово-кислично-снытьевом с широким участием в составе фитоценозов широколиственных пород, обильного живого напочвенного покрова из неморальных видов и присутствие в почвенной толще карбонатов с глубины 105 см. Такая же тенденция распределения по типам леса характерна и для рН водной суспензии.
Разложение органических остатков в грубогумусной подстилке данных фитоценозов происходит при преобладающем участии грибов и сопровождается сильным насыщением ионами Н+ [3]. Таким образом, наиболее низкие значения рН и наиболее высокие значения гидролитической кислотности наблюдаются в сосновых фитоценозах.
Содержание обменных катионов кальция и магния изменяется в обратной последовательности показателям рН и гидролитической кислотностью, т.е. наиболее высокие их величины наблюдаются в березовых фитоценозах (в среднем 99,6 мг экв/100 г вещества), где выявлены и наиболее высокие величины степени насыщенности основаниями (среднее - 76,4 %), в хвойных фитоценозах насыщенность обменными основаниями ниже.
По нашим исследованиям [5], в подстилках хвойных фитоценозов количество выделившегося СО2 варьирует в пределах 230-1153 мг/кг*ч. Это данные для всего слоя А0 (А0/+А0//). Снижение в некоторых случаях изучаемого показателя до 120 мг/кг*ч объясняется включением в анализ слоя А0А1, содержащего минеральные примеси; в подстилках лиственных фитоценозов количество выделившегося СО2 варьирует в пределах 433-940 мг/кг*ч. Из выше указанных данных можно заключить, что в среднем подстилки хвойных и лиственных фитоценозов выделяют примерно одинаковое количество СО2. Наиболее низкие значения по выделению СО2 наблюдаются в еловых типах леса, это объясняется тем, что состав древостоя на этих пробных площадях чисто хвойный, опад состоит в основном из грубого и кислого материала, который труднее поддается разложению микроорганизмами. На пробных площадях смешанных по составу древостоев, количество выделившегося СО2 заметно возрастает. Коэффициент вариации (V) величин интенсивности дыхания в ряду хвойных лесов составил: в подгоризонте А0/=27,6%, в А0// =40,5%, в ряду лиственных фитоценозов в подгоризонте А0/=25,6%, А0//=16,7%. В переходном горизонте А0А1 количество выделившегося СО2 уменьшается до 120-338 мг/кг*ч.
На территории Вятского Увала, вследствие хорошего дренажа, богатых почвообразующих пород, преобладания почв тяжелого гранулометрического состава, преобладания смешанных сложных насаждений подзолистые процессы выражены слабее и преобладающими являются процессы буроземообразования, а преобладающими типами почв: коричнево-бурые лесные типичные, лессивированные, встречаются рендзины на склонах, бурые лесные почвы легкого гранулометрического состава на двучленных наносах. В почвах буроземного типа на суглинисто-глинистых почвах, гумусовый горизонт, как правило, относительно большой мощности (до 23см), темной (от бурой до черной) окраски, хорошей зернистой структуры, с содержанием гумуса от 4 до 9%, что говорит об интенсивном круговороте вещества, благодаря карбонатной породе, что способствует усилению аккумуляции обменных оснований в лесной подстилке и гумусовых горизонтах; реакция почвенного раствора в гумусовом горизонте колеблется от слабокислой до нейтральной по вышеназванной причине. Вследствие этого, можно говорить о преобладании в составе гумуса гуминовых кислот над фульвокислотами (хотя фракционный состав гумуса нами не определялся). Высокое плодородие почв сказывается на лесной растительности: насаждения на почвах буроземного типа формируются сложные с высоким биоразнообразием (встречаются ель, пихта, сосна, дуб, береза, осина, липа) – с богатым подростом, подлеском и живым напочвенным покровом из представителей неморальной флоры. Древостои произрастают, как правило, по I и Iа классам бонитета.
Список литературы
1. Богатырев Л.Г., Щенина Т.Г., Комарова М.С. Характеристика лесных подстилок при зарастании вырубок южнотаежной подзоны// Почвоведение.- 1989.- №7.- С.106-113
2. Золотарев С.А. К вопросу о генезисе серых лесных почв лесостепной зоны Украины//Науч. тр. Укр. с.-х. академия.-Киев,1956.-Т.8.-С.313-326.
3. Зонн С.В., Базилевич Н.И. Изучение почвы как компонента биогеоценоза // Программа и методика биогеоценотических исследований. - М.: Наука, 1966.- С. 229-268.
4. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы.-М.:Лесн. пром-сть, 1981.-264с.
5. Туев А.С., Нуреев Н.Б. Сравнительная характеристика подстилок темнохвойных и лиственных фитоценозов// Сб.тез.докл.53 межвузов. студ. научн. техн. конф. Йошкар-Ола, 2000.-С.132-133
