ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2013, № 5, с. 570-582
УДК 631.41
ХИМИЯ ПОЧВ
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОСТАГРОГЕННЫХ ПОЧВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ (НА ПРИМЕРЕ КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ)* © 2013 г. А. С. Владыченский], В. М. Телеснина, К. А. Румянцева, Т. А. Чалая
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
Поступила в редакцию 16.03.2011 г.
Изучена динамика некоторых показателей гумусного состояния и биологической активности агро-дерново-подзолистых почв в результате естественного восстановления леса на примере двух сукцес-сионных рядов, отличающихся как почвообразующей породой, так и историей освоения. При зарастании пашни наблюдается четкое увеличение содержания гумуса и усиление дифференцирован-ности распределения его по профилю, при зарастании сенокоса — некоторое уменьшение содержания гумуса на самых ранних стадиях. Исследуемые показатели гумусного состояния обнаруживают более четкую динамику в сукцессионном ряду, соответствующему легким почвам и имеющему сравнительно простую историю сельскохозяйственного освоения. Биологическая активность почв в целом уменьшается на ранних стадиях сукцессий, возрастая с увеличением наземной продуктивности и поступления в почву легкоразлагаемого опада, причем особенно четко эта зависимость наблюдается для травяных сообществ.
Ключевые слова: постагрогенные почвы, залежи, углерод, биологическая активность, сукцессия.
БО1: 10.7868/80032180Х1305016Х
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на территории России площадь земель, используемых в сельском хозяйстве, сокращается [1, 18]. На месте агроценозов возникают новые, постагрогенные фитоценозы, характеризующиеся совершенно другим составом и структурой растительности. Это не может не отражаться на динамике морфологических, химических и микробиологических свойств почв, не столь отчетливой, как динамика растительности, но всегда имеющей место [2, 36], характер и направление этих изменений определяется самыми разными факторами, механизм действия которых еще слабо изучен. Помимо прекращения агротехнических мероприятий, существенную роль в по-стагрогенной трансформации почв играют специфические смены растительности [31, 41, 42]. В таежной зоне это особенно актуально, так как через определенное время на залежи происходит восстановление лесной растительности, меняю -щей характер почвообразования и экологические функции почв, в частности, накопление углерода и азота в почвах [16, 39, 40]. Это очень важно для биогеохимического цикла углерода в отдельных ландшафтах и в биосфере в целом, поскольку бо-
♦Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ № 10-04-01252-а.
реальные леса являются нетто-стоком углерода атмосферы за счет долговременного вывода большого количества биофильных элементов, входящих в состав древесины, из биологического круговорота [34, 37, 43].
Земледельческое освоение само по себе существенным образом меняет как свойства почв, особенно гумусное состояние, так и направленность биогеохимических циклов биофильных элементов [4]. При зарастании почв изменяются морфология, физические и химические свойства почв, сформированных многолетним освоением, причем изменения охватывают в основном верхнюю толщу почвы. Характер и направленность трансформации зависит от ряда факторов — истории освоения, первоначальных свойств почвы и других [5, 19, 28, 35]. При длительном использовании луга как сенокоса происходят также специфические изменения почвы по сравнению как с зональными, так и с окультуренными разностями [33]. В настоящее время довольно много научных исследований посвящено постагрогенным накоплению почвенного углерода, а также эволюции самих почв [15, 37, 42], однако постагроген-ной динамике биологического круговорота во взаимосвязи с изменением почвенных свойств пока уделяется не так много внимания.
Таблица 1. Исследованные естественные, агрогенные и постагрогенные растительные сообщества
Участок Пашня Сенокос Залежь по пашне Заброшенный сенокос Молодой мелколиственный лес Полновозраст-ный лес
Масловский - + - + 20 лет +
Долгиревский - + - + 20 лет +
Унжинский + + + (5,10,15 лет) - 30-35 лет +
Примечание. "+" — присутствует, "—" — отсутствует.
Цель настоящей работы — изучить влияние ле-совосстановления по залежам (после прекращения распашки) и по суходольным лугам, образованным на месте пашен, на изменение ряда химических и биологических свойств почв и элементы биологического круговорота в разных литолого-гидрологических условиях, а именно, на динамику: 1 — надземной и подземной биомассы травя-но-кустарничкового яруса в процессе постагро-генной сукцессии, а также поступления опада лиственных деревьев; 2 — показателей гумусного состояния почв (содержание, запасы и профильное распределение); 3 — активности почвенной микробиоты (потенциальная активность дыхания и целюллозоразлагающая способность).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследование проводили на территории Ман-туровского р-на Костромской обл. Условия почвообразования характерны для северной части южной тайги, где естественные растительные сообщества представлены еловыми травяно-кустар-ничковыми лесами. В соответствии с климатическим районированием Б.П. Алисова территория Костромской обл. относится к северо-восточной подобласти атлантико-континентальной лесной области. Среднегодовая температура воздуха составляет 2.1 °С, среднегодовое количество осадков — 564 мм с колебаниями по годам от 470 до 954 мм. Почвообразующие породы представляют собой разнообразные ледниковые и водно-ледниковые отложения [6]. Чаще всего встречаются двучленные породы — древнеаллювиальные или флювио-гляциальные пески (иногда перекрытые покровными суглинками), залегаюшие на глинистых моренных отложениях. Структура почвенного покрова обусловлена, главным образом, мезорельефом и представлена дифференцированно-увлажненными сочетаниями дерново-подзолистых, болотно-подзолистых и болотных торфяных почв. Характерной особенностью является широкое развитие в почвах процессов оглеения [7]. Собственно объектами исследования были три участка, расположенные на правобережье р. Унжа, и представляющие собой бывшие пашни и сенокосные угодья, выведенные из использования и зарастающие лесом (табл. 1).
Первый (Масловский) участок расположен в 7—8 км от русла реки. Почвообразующие породы представлены легкими (супесчаными) отложениями, подстилаемыми на глубине 30—40 см тяжелосуглинистой мореной. Примерно до середины 80-х годов участок использовался как пашня, затем — как сенокос, но площадь сенокошения постепенно сокращалась, в результате чего с краев луг постепенно зарастал. Таким образом, выделены четыре зоны зарастания: 1) сенокосный луг;
2) луг, где кошение прекратилось 7—8 лет назад, с отдельно стоящими невысокими деревьями;
3) молодой ивово-березовый лес примерно 20-летнего возраста; 4) полновозрастный березово-еловый лес. Почвы нелесных экосистем отнесены к агродерново-подзолистым реградированным, почвы лесных экосистем — к дерново-подзолистым [13].
Второй (Долгиревский) участок расположен недалеко от Масловского, но почвы характеризуются более глубоким расположением литологи-ческого контакта — 60—70 см. История освоения этого участка сходна с историей освоения первого. Заложены площадки на 1) сенокосном лугу; 2) влажном сенокосном лугу; 3) лугу, где сенокошение прекращено относительно недавно (на заброшенном сенокосе); 4—5) на двух участках с молодым ивово-березовым лесом; 6) участке с полновозрастным березово-еловым лесом. Почвы: в лесных экосистемах — дерново-подзолистые, остальные — агродерново-подзолистые регради-рованные или агродерново-подзолистые регра-дированные глееватые (на влажном сенокосном лугу).
Третий (Унжинский) участок расположен в 1— 1.5 км от реки в нижней части приводораздельно-го склона. Почвообразующие породы представлены супесчаными и песчаными отложениями флювиогляциального происхождения с отдельными глинистыми прослоями. На этом участке направления постагрогенного развития экосистемы более разнообразны: 1) пашня; 2) 5-летняя залежь; 3) 10-летняя залежь; 4) 15-летняя залежь с отдельно стоящими деревьями высотой 1—3 м; 5) сенокосный луг; 6) сомкнутый молодой осиново-березовый лес возрастом около 30—35 лет; 7) полно-возрастный березово-еловый лес (табл. 2). Что
Таблица 2. Сравнительная характеристика морфологии почв исследуемых участков
Почва
Растительность, стадия зарастания
Глубина лито-логического контакта, см
Гранулометрический состав (верхний минеральный горизонт)
Признаки оглеения, заболоченности
Масловский участок
Агродерново-подзолистая Луг сенокосный 33 Опесчаненный лег- Fe/Mn конкреции и
реградированная Заброшенный сенокосный луг Ивово-березовый лес 20 лет 32 36 кий суглинок стяжения на глубине горизонтов BEL и ВТ
Дерново-подзолистая Полновозрастный елово-березовый лес 35
Долгиревский участок
Агродерново-подзолистая Луг сенокосный 60 и глубже Опесчаненный лег- Не оглеена
реградированная кий суглинок
Агродерново-подзолистая Луг сенокосный за- 40 Легкий суглинок Оглеена с 40 см
реградированная глееватая болоченный
Агродерново-подзолистая Заброшенный сено- Глубже 80 Супесь Не оглеена
реградированная косный луг
Дерново-подзолистая по- Ивово-березовый лес 43 Легкий суглинок Оглеена с 33 см
стагрогенная глееватая 20 лет, заболоченный
Дерново-подзолистая по- Ивово-березовый лес 57 » Слабые следы оглее-
стагрогенная 20 лет ния с 77 см
Дерново-подзолистая Полновозрастный елово-березовый лес 60 и глубже » Не оглеена
Унжинский участок
Агродерново-подзолистая Пашня Не вскрыт Супесь Слабые следы оглее-ния с 66 см
Агродерново-подзолистая Луг сенокосный 61, выражен » Слабые следы оглее-
реградированная фрагментарно ния с 53 см
Залежь 5 лет Не вскрыт » Не оглеена
Агродерново-подзолистая Залежь 10 лет 57 » Оглеена с 55 см
реградированная глееватая Залежь старая, около 15 лет 59 » Оглеена с 35 см
Дерново-подзолистая по- Березово-осиновый 64 » Слабо оглеена с 64 см
стагрогенная лес около 30—35 лет
Подзолистая Полновозрастный елово-березовый лес 80 » Слабо оглеена с 80 см
касается особенностей пашни, известно, что в 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.