ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2013, № 6, с. 37-46
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630.114.351
ФРАКЦИОННЫЙ И КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛОК ЕЛЬНИКОВ ЧЕРНИЧНЫХ ВОСТОЧНОЙ ФЕННОСКАНДИИ
© 2013 г. Е. А. Соломатова
Институт биологии КарНЦ РАН 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11 E-mail: erotaeva@mail.ru Поступила в редакцию 16.03.2012 г.
Исследовалась структурно-функциональная организация лесных подстилок старовозрастных и нарушенных ельников черничных Карелии и Финляндии. На основании детального изучения свойств почв и лесных подстилок, в частности, мощности, морфологического строения, фракционного, компонентного и биохимического составов, зольности выявлены особенности формирования лесных подстилок, находящихся в различных экологических условиях.
Лесные экосистемы, лесные подстилки, состав, образование лесных подстилок.
В лесном почвоведении вопросы трансформации лесных подстилок до сих пор остаются актуальными. Современные российские и зарубежные исследователи в основном уделяют внимание процессам разложения, минерализации и гумификации органических остатков [1, 9, 14, 18, 20, 21, 29, 33-35]. Работ, посвященных морфологии лесных подстилок, немного из-за трудоемкости исследования [3, 17, 24-27]. Подстилка и продукты ее гумификации и минерализации играют большую роль в накоплении почвенного гумуса, а также влияют на его качественный состав, от которого зависит продуктивность леса. Накопление и зольный состав подстилок зависят не только от количества и состава опа-да, но и, в большей мере, от скорости разложения, условий минерализации опада и характера вымывания зольных элементов в почву при формировании подстилок. Скорость разложения варьирует в зависимости от состава опада (фракционного, зольного и биохимического), структуры фитоценоза, деятельности микроорганизмов и почвенных беспозвоночных, а также от почвенных, климатических и других условий местообитания.
В зависимости от степени выраженности того или иного процесса и формируется морфологический профиль лесной подстилки. Важнейшим представляется то, что подстилки отражают современный уровень функционирования лесных биогеоценозов.
Лаборатория экологии и географии почв в течение долгого времени исследовала строение и внутриэкосистемную пространственную вариабельность лесных подстилок Фенноскандии [24-26, 28]. В ходе исследований были охарактеризованы структуры, свойства и состав лесных подстилок ельников одного типа и некоторых вторичных лесов. В данной работе предпринимается попытка обобщения полученных данных по вещественному составу, химическим и биохимическим свойствам лесных подстилок, соотнесения их с экологическими условиями формирования, а также систематизация в рамках современных систем классификации органопрофилей лесных почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами исследования являлись почвы средней тайги Карелии и Южной Финляндии в пределах Балтийского (Фенноскандинавского) кристаллического щита. Рельеф районов имеет расчлененный характер, отличающийся частым чередованиям холмов и гряд как денудационно-тектонического, так и водно-ледникового генезиса, с понижениями. Для территории характерно большое число мелких озер и болот. Климат на территории исследования умеренно континентальный с чертами морского.
Преобладающим типом растительности в Карелии и Финляндии являются хвойные леса, сре-
Рис. 1. Объекты исследований
1 - граница между северной и южной тайгой; 2 - участки исследований
ди которых сосновые занимают свыше 50%, еловые - около 25%. Самым распространенным из типов еловых лесов является ельник черничный, он занимает около 70% площади еловых лесов.
Исследования проводились на участке интегрированного мониторинга в районе Валкеа-Коти-нен (Южная Финляндия) (участок 1), в центральной Карелии на территории государственного природного заповедника "Кивач" (участки 2 и 3), Медвежьегорском районе вблизи озера Каскозеро (участок 4), Заонежье на о. Большой Климец-кий (участок 5), районе п. Гомсельга (участок 6) (рис. 1). Участки 1-3 находятся на особо охраняемых природных территориях, участки 4, 5 - в
естественных условиях, участок 6 подвержен антропогенному влиянию (старая вырубка и современная рекреационная нагрузка). Характеристика участков дана в табл. 1.
В целях детального исследования лесных подстилок в пределах каждого участка были выбраны пробные площади. Для определения мощности лесной подстилки территории опытных участков были разбиты равномерной сеткой с шагом 1 м. Измерения производились с помощью прикопок. На участках 1-6 было проведено 400, 2916, 2916, 72, 6500, 2500 измерений мощности лесной подстилки соответственно.
Таблица l. Характеристика участков
Ельник черничный Производный тип
Показатель свежий влажный
участок 1 участок 2 участок 3 участок 4 участок 5 участок 6
Площадь 25 х 30 м 54 х 54 м 54 х 54 м 50 х 50 м на 4 прб. плщ. 81 х 81 м 81 х 81 м
Почвообразу-ющая порода Пылевато-пес-чаная валунная морена Суглинистая морена Ленточная глина Супесчаная зава-луненная морена Песчаная морена Пылевато-песчаная морена
Возраст деревьев, лет От 155 до 190 От 70 до 220 От 80 до 250 От 100 до 120 100 50
Формула древостоя 8Е+2Б+С 9Е+1С+Б 8Е+2Б 10Е+Б 10Е+Б+О 1Е+3С+3Б+3О
Подлесок Нет Нет Sorbus aucuparia, Roza acicularis Sorbus aucuparia, Betula pendula, Juniperus communis Нет Pinus sylvestris, Betula pendula, Populus tremula, Sorbus aucuparia, Salix carpea, Picea abies, Juniperus communis
Напочвенный покров Vaccinium шуНШ^, Mainanthemum bifolium, Oxalis acetossella, Gymnocarpium dryopteris, зеленые мхи, особенно Hylocomium splendens Vaccinium шуНШ^ на Pleurozium schreberi, пятна Avenella flexuosa и Oxalis acetossella Пятна Pleurozium schreberi и Vaccinium myrtillits, Calamagrostis arundinacea, Avenella fle- xuosa и Oxalis acetossella, Carex digitata, Equisetum sylvaticum, Galium triflorum, Lycopodium annotinum Зеленые мхи, Vaccinium myrtillits, единично V vitis-idaea, Mainanthemum bifolium, Avenella flexuosa Vaccinium myrtillits, Oxalis acetossella, разнотравье, единично Fragaria vesca, Vicia cracca, Vaccinium vitis-idaea, Equisetum sylvaticum Vaccinium myrtillits, V. vitis-idaea, Rubus saxatilis, Convallaria majalis, Dryopteris carthusiana, Fragaria vesca, Chamaenerion angustifolium, Paris quadrifolia, Oxalis acetossella, Trifolium alexandrinum, мох Sphagnum, Politrichum
Проективное покрытие лесной подстилки, % 88 63 66 100 92 95
Строение подстилки Ь^ Ь^ L>F L<F L<F L=F/H
Почва Подбур опод- золенный супесчаный Подзол ил- лювиально- железистый, иллювиаль- но-гумусово- железистый, иллювиально- железисто- гумусовый, супесчаный, суглинистый, глинистый Поверхностно- подзолистая глинистая Подзол ил- лювиально- железисто- гумусовый грунтово-огле- енный песча- но-супесчаный Вариация подбуров оподзо- ленных, подзолов иллювиаль- но-желе- зистых и иллювиаль- но-гумусово- железистых песчаных с пятнами щебнистых и торфяно-гле- евых почв Подзол иллюви-ально-железисто-гумусовый пыле-вато-песчаный
Древесная растительность характеризовалась методами глазомерно-измерительной таксации. При описании напочвенного покрова составлялся список видов, обнаруженных на пробной площади, с указанием проективного покрытия почвы в процентах для каждого вида. Типы леса выделялись с учетом их региональной классификации [32]. Описание почв и отбор образцов для химических анализов проводился по стандартной методике.
В настоящей работе при диагностике почв использовалась региональная классификация почв и рабочее полуколичественное подразделение их по степени гидроморфизма [19, 26]. Характеристика и классификация подстилок проводилась по Л.Г. Богатыреву [4].
Фракционный состав подстилок определялся ситовым анализом, с последующим взвешиванием и вычислением процентного содержания фракций от общей массы сухого вещества. Компонентный состав устанавливался во фракциях (>10, 10-7, 7-5, 5-3, 3-2, 2-1 мм) под бинокулярным микроскопом в 3-кратной повторности, с последующим взвешиванием и вычислением процентного содержания компонента от общей массы сухого вещества.
Следует отметить, что к активной фракции относятся листья, хвоя, травянистые остатки, почки, труха, к неактивной - все другие компоненты; к неустойчивым - листья, травянистые остатки; к устойчивым - все другие компоненты. В структурном отношении условное деление на "активную" (<5 мм) и "пассивную" (>5 мм) фракции отражает общий характер их различий [12].
Химические свойства почв выявляли общепринятыми методами [2]. Биохимический состав подстилок устанавливался по методике, предложенной в руководстве "Проведение биохимического анализа растительных образцов" [20]. Чистая зола определялась на основании методических рекомендаций по определению запасов лесной подстилки и ее зольности при лесоводственных исследованиях [16].
Статистический анализ фракционного, компонентного и биохимического составов выполнен с использованием программы Microsoft Ехсе1 (2002).
Известно, что основные показатели лесорасти-тельных свойств почв обусловлены мощностью лесной подстилки и гумусового горизонта, содержанием гумуса, составом обменных оснований, содержанием питательных веществ и микроэлементов, морфологическими особенностями
подстилающих горизонтов, влажностью. Для Карелии разработана оценочная (бонитировочная) шкала лесных почв Карелии [30], которая использовалась в данной работе.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Образование подстилки на участке 1 связано с генетическими особенностями почв. В лесной подстилке более интенсивно идут процессы минерализации, выщелачивания и гумусообразования, на что указывает морфологический профиль подстилки и почв. Подстилка маломощная (табл. 2), влажная, бурая, рыхлая, состоит из грубых растительных остатков, с преобладанием древесного опада и отмерших частей кустарничков и полукустарников, пронизана корнями. Состоит в основном из двух подгоризонтов, местами встречаются тонкие гумифицированные прослойки, но не образующие отдельного подгоризонта: L - неразло-жившийся опад, сохранивший цвет растительных фрагментов; F состоит из обрывков и обломков опада, связанных корнями, смешана с минеральной частью п
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.