ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2004, № 4, с. 6-16
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*114.3:631.461.7(235.216.1)
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ И ЕГО РОЛЬ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ В ОРЕХОВО-ПЛОДОВЫХ ЛЕСАХ
ЗАПАДНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ*
© 2004 г. А. С. Владыченский, Т. Ю. Ульянова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Факультет почвоведения, 119992 Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 28.01.2004 г.
Рассмотрены возможные пути антропогенной эволюции почв пояса орехово-плодовых лесов Средней Азии. Исследован сопряженный ряд почв и фитоценозов, формирующихся в различных гидротермических условиях. С учетом того, что антропогенная эволюция биогеоценозов в условиях сухих субтропиков будет сопровождаться ксерофитизацией их гидротермического режима, выбранный ряд почв и растительных сообществ адекватно отражает возможные стадии этой эволюции. Результаты могут быть использованы для оценки состояния и прогноза эволюции почвенного покрова других ландшафтов, в частности, южного макросклона Большого Кавказа.
Гидротермический режим, горные почвы, орехово-плодовые леса, фитомасса.
Одним из ведущих факторов деградации почв является изменение их гидротермического режима. Наиболее сильно последствия таких изменений проявляются в аридных и семиаридных условиях. При этом причинами могут являться не только глобальные или региональные изменения климата, но и процессы локального порядка, в частности, изменение флористического состава и структуры растительного сообщества. Наиболее существенные последствия может иметь смена лесного сообщества на травяное. Возможность подобных антропогенных сукцессий наиболее вероятна для лесных сообществ сухих субтропиков, отличающихся невысокой устойчивостью в условиях семиаридного климата. Подобные явления представляют большую опасность для горных, в особенности горно-лесных экосистем, существующих в условиях неустойчивого увлажнения и широко распространенных в горах Средней и Центральной Азии. В то же время результаты исследований таких деградационных явлений могут быть полезны при оценке и прогнозировании состояния почвенного и растительного покровов сходных в биоклиматическом отношении ландшафтов, в частности, субтропических лесов южного макросклона Большого Кавказа.
Эффективным приемом прогнозирования такого рода антропогенной эволюции почвенного покрова является исследование естественного ряда почв, формирующихся в различных закономерно сменяющих друг друга гидротермических условиях. В соответствии с этим целью работы явилось изучение сопряженного ряда почв и фи-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (04-04-48494).
тоценозов орехово-плодовых лесов для оценки возможных путей их антропогенной эволюции.
Исследования, результаты которых представлены в настоящей работе, были проведены в орехово-плодовых лесах Тянь-Шаня, распространенных главным образом в юго-западной части этой горной страны и представляющих типичные горно-лесные экосистемы сухих субтропиков.
Пояс орехово-плодовых лесов занимает высотный диапазон от 1000-1400 до 2000-2100 м над ур. моря. Его отличает большое природное своеобразие - высокопродуктивные растительные сообщества с оригинальным флористическим составом, присутствие в растительном покрове большого числа плодовых культур, высокоплодородные почвы.
Пояс орехово-плодовых лесов представляет собой элемент типичной системы высотной поясности субтропического континентального типа (согласно классификации горных систем, предложенной М.А. Глазовской [6]). Субтропические полупустыни, в почвенном покрове которых господствуют сероземы, сменяются на высоте около 1000 м поясом редколесий из фисташки настоящей (Pistacia vera). В его почвенном покрове преобладают серо-коричневые почвы, в меньшей степени представлены темные сероземы. Выше располагается пояс орехово-плодовых лесов, представленный собственно ореховыми лесами из ореха грецкого (Juglans regia) в сочетании с ксеро-фитными редколесьями и участками злаково-раз-нотравных нагорных степей. Господствующими в этой наиболее обширной части лесного пояса являются коричневые и близкие к ним почвы [17].
В самой верхней части лесного пояса иногда встречаются буроземы под небольшими участками из ели тянь-шанской (Picea schrenkiana) или арчовников из арчи полушаровидной (Juniperus semiglobosa).
За пределами лесного пояса под покровом горных лугов и степей, формируются горные лугово-степные и горно-луговые почвы, сменяемые на высотах около 3000 м слаборазвитыми почвами. В настоящее время облик этих ландшафтов, в особенности растительный покров, во многих местах сильно изменен антропогенной деятельностью (рубки, выпас скота).
Существенной особенностью растительного и почвенного покровов пояса орехово-плодовых лесов является их дифференциация, обусловленная мезорельефом [5, 10, 13]. Склоны южной и близких к ней экспозиций покрыты ксерофитными лесами, редколесьями и кустарниковыми зарослями, древесный (кустарниковый) ярус которых сложен яблоней (Malus spp.), алычой (Prunus sogdiana), кленом туркестанским (Acer turcestanica) и Семенова (A. Semenovii), боярышником (Crataegus spp.), а также участками злаково-разнотравных нагорных степей, в травостое которых доминирует бородач (Andropogon ischaemum), ячмень (Hordeum vi-olaceum). Основа почвенного покрова южных склонов - коричневые почвы. Северные и тяготеющие к ним склоны покрыты лесами из грецкого ореха (Juglans regia) с богатым травяным покровом, произрастающими на мощных чрезвычайно плодородных черно-коричневых почвах.
В пределах склонов южных румбов растительность и почвенный покров также отличаются неоднородностью. Она проявляется в том, что пологие верхние части склонов и примыкающие к ним плоские участки гребней заняты коричневыми типичными почвами; на наиболее инсолируе-мых средних частях склонов располагаются коричневые карбонатные почвы, а нижние части южных склонов и их подножия обычно заняты коричневыми выщелоченными почвами.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами исследования послужили биогеоценозы орехово-плодовых лесов Арсланбоб-Ку-гартского массива на склонах отрога северо-западной оконечности Ферганского хр. Баубаш-Ата в урочищах Ак-Терек и Кызыл-Унгур на высоте 1700-1800 м над ур. моря. Изучен сопряженный ряд из четырех почв: черно-коричневой, коричневой выщелоченной, коричневой типичной и коричневой карбонатной и соответствующих им растительных сообществ. Указанный ряд расположен в пределах пересекающего ущелье поч-венно-геоморфологического профиля и охватывает все основные биогеоценозы пояса орехово-
Ак-Терек (1748 м) 8.9°C 1090 мм
160
и
60
£40
н
св
м
е Те 0
-20-
_i_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_1_
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Рис. 1. Климадиаграмма метеостанции Ак-Терек: 1 - среднемесячная температура,°С, 2 - количество осадков, мм.
плодовых лесов. Охарактеризованы основные химические и физико-химические свойства почв, определены запасы и структура фитомассы и химический состав растений. Для получения основных показателей биологической продуктивности фитоценозов мезосклонов южной экспозиции в качестве вспомогательного материала использован справочник для таксации орехово-плодовых насаждений Южной Киргизии [14]. Для характеристики запасов, структуры и зольного состава фитомассы сообществ северного мезосклона -лесов из грецкого ореха - использованы данные В.Ф. Самусенко с соавт. [12].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Пояс орехово-плодовых лесов отличается в целом благоприятными климатическими условиями. Общую характеристику распределения температур и осадков по месяцам показывает климадиаграмма (рис. 1), построенная по методу Вальтера-Госсена [3]. Среднегодовое количество осадков, выпадающее в районе исследования, составляет 1090 мм. Однако изученные биогеоценозы существенно различаются по своему гидротермическому режиму в зависимости от геоморфологического положения. Микроклиматические условия меняются в зависимости от экспозиции и крутизны склона, определяющих приход солнечной радиации. Радиационный баланс для Юго-Западного Тянь-Шаня составляет 210 кДж см-2 год [8]. Приход солнечной радиации на склоны северной и южной экспозиций при их крутизне около 30°, наиболее характерной для исследуемых ландшафтов, в весенне-летне-осенний период (с апреля по октябрь) различается в 1.7 раза [9]. С небольшими допущениями можно считать, что радиационный баланс различается аналогичным образом, т.е. составляет 237 кДж см-2 год на южных мезосклонах и 136 кДж см-2 год на северных.
Указанные для южного склона значения радиационного баланса характерны для средней его части, имеющей наибольшую крутизну. Верхняя, выположенная его часть и плоские гребни характеризуются значениями радиационного баланса, близкими к таковым для плоской поверхности (~210 кДж см-2 год). Минимален в пределах южных склонов радиационный баланс в нижних их частях, имеющих меньшую крутизну и затеняемых противоположными склонами ущелья.
Помимо экспозиционных различий в инсоляции, на ее величину влияет характер растительного покрова. Под пологом ореховых лесов северных склонов прямая инсоляция составляет не более 10% по сравнению с открытыми участками. На южных склонах редкостойные растительные сообщества затеняют не более 20% поверхности, и температурные колебания под ними практически не отличаются от таковых на открытых участках. Температура почвы на открытых участках южных склонов может достигать 60°С и более, чего никогда не бывает под пологом орехового леса. Коэффициент увлажнения для южных склонов ориентировочно равен 0.5-0.7, тогда как под широколиственными ореховыми лесами северных склонов он близок к единице [1].
По данным Б.И. Венгловского [4], максимальные и минимальные температуры воздуха на склонах разных экспозиций исследуемого района отличаются не очень сильно. Так, максимальная температура воздуха самого теплого месяца (июля) на северо-восточном склоне составляет +36°С, а на южном + 39.5°С. Температура же поверхности почвы различается более существенно: на северо-восточном склоне максимальная температура составила + 47°С, а на южном +73°С. Даже среднемесячные температуры поверхности почвы северных и южных склонов имеют большие раз
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.