ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 2, с. 144-154
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.417:630*43:630*187:582.478
ПИРОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОДЗОЛОВ ИЛЛЮВИАЛЬНО-ЖЕЛЕЗИСТЫХ (СРЕДНЯЯ ТАЙГА, РЕСПУБЛИКА КОМИ)* © 2014 г. А. А. Дымов, Ю. А. Дубровский, Д. Н. Габов
Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, 167982, Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 e-mail: aadymov@gmail.com Поступила в редакцию 16.05.2013 г.
Рассмотрены особенности изменения морфологических, физико-химических и химических свойств подзолов иллювиально-железистых, формирующихся под среднетаежными кустарничко-во-зеленомошными сосняками в первые месяцы после пожара. Установлены изменения морфологического строения лесных подстилок, их уплотнение, изменение химических свойств почв. Оценка содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) показала, что в гор. Opir(L) существенно возросли концентрации хризена, флуорена, нафталина, пирена и антрацена по сравнению с подстилками фонового сосняка. Общее содержание ПАУ в ферментативном подгоризонте O(F)pir увеличилось преимущественно за счет возрастания доли двух- и трехъядерных ПАУ (нафталина, флуорена). Минеральные горизонты почв гари обогащены наиболее подвижными амфи-фильными фракциями органического вещества, что проявляется в увеличении как абсолютного, так и относительного содержания гидрофильных фракций, которые вероятно представлены продуктами горения растительных остатков и подстилки.
Ключевые слова: лесные почвы, пожары, органическое вещество, ПАУ, хроматография гидрофобного взаимодействия.
Б01: 10.7868/80032180X14020051
ВВЕДЕНИЕ
Пожары являются одним из основных факторов, изменяющих бореальные леса [31]. В процессе постпирогенных сукцессий происходят существенные изменения состава растительных сообществ, ценотической роли представителей травяно-кустарничкового яруса [7, 14], наблюдается изреживание древостоя и изменение его продуктивности [10]. Пирогенез является одним из главных субфакторов, изменяющих морфологические и физические свойства почв бореальных лесов [33]. Наибольшей степени трансформации при пожарах подвержено органическое вещество таежных экосистем. При низовых пожарах выгорают подстилка, верхние гумусовые горизонты, корни и корневой детрит [3], изменяется вклад различных компонентов растительного опада в биогеохимический цикл, увеличивается доля компонентов с высокой степенью разложения [23]. В некоторых случаях происходит изменение морфологических свойств, кислотности, гранулометрического состава почв, меняется фракци-
* Работа выполнена при поддержке гранта МК-1027.2013.4, проектов РФФИ 13-04-00570а и УрО РАН 13-4-НП-246.
онный состав подстилки, наблюдается изменение плотности сложения верхних минеральных горизонтов [25]. Негативное воздействие пирогенного фактора приводит к существенному изменению биологической активности почв [1, 2, 27], численности и разнообразия микроартропод [15]. В результате пирогенного воздействия нарушается сложившийся материально-энергетический обмен между атмосферой и почвой [28], происходит реорганизация микроклиматических условий [9]. Необходимо отметить, что большинство исследований влияния пожаров на почвы проведено на территории Сибири и юга Европы. На севере европейской части России изучению пожаров в бо-реальных лесах посвящено значительно меньшее число работ. Выявлено, что в еловых и пихтовых лесах европейского севера после интенсивных пожаров происходит сукцессионная смена растительности на лиственные породы [4, 8]. Рассмотрены особенности изменения кислотности и доступных элементов питания в почвах хвойных фитоценозов, пройденных пожарами, на территории Мурманской обл. [18].
Несмотря на слабую изученность, пожары остаются одним из важнейших факторов измене-
ния таежных экосистем европейского Севера и лесных почв в частности. Интенсивность горения лесов и площади лесов, пройденных пожарами, в существенной степени зависят от климатических условий летнего периода. Только на территории Республики Коми в период с 2007 по 2011 гг. ежегодная площадь земель лесного фонда, затронутая пожарами, составляла от 400 до 51000 га, с общим числом учтенных лесных пожаров от 82 до 592 [17]. В настоящее время для этого региона отсутствуют достоверные данные по постпироген-ным изменениям морфологических свойств почв и закономерностям распределения органического вещества в них. Наиболее часто подвергаются пожарам сосняки. Сосновые леса являются одним из доминирующих сообществ на европейском северо-востоке России. На территории Республики Коми они занимают 7.2 млн га, что составляет около 25% всей лесопокрытой площади [16]. В среднетаежной подзоне распространение сосняков приурочено к боровым террасам и водораздельным пространствам, сложенным песчаными и супесчаными отложениями в некоторых случаях подстилаемых суглинистыми отложениями. Сосняки автоморфных позиций часто подвергаются пожарам, от характера и интенсивности которых зависят особенности возобновления, формирования и структура биогеоценозов [35]. Лесные пожары в коренных сосняках являются естественно-циклическим фактором, обусловливающим устойчивое функционирование таких экосистем [30]. На территории Республики Коми коренные сосняки имеют ограниченное распространение, поскольку значительная часть занимаемой ими площади была вырублена во второй половине XX в.
Цель данной работы заключалась в изучении изменения морфологических, физико-химических и химических свойств почв, массовой доли полиаренов, гидрофобности почвенного органического вещества в первые месяцы после прохождения низового пожара в сосняках кустарничко-во-зеленомошных.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили на двух ключевых участках, расположенных в средней тайге (Меж-дуреченский лесхоз, Удорский р-н, Республика Коми). Согласно почвенно-географическому районированию объекты исследования расположены в Пинего-Вашкинском почвенном районе, находящемся на границе Республики Коми и Архангельской обл. [21]. Полевые исследования
1
проводили в третьей декаде августа 2011 г. В ка-
1 Полевые исследования проведены в ходе выполнения работ по инвентаризации особоохраняемых природных территорий Республики Коми в рамках проекта ПРООН/ГЭФ.
честве фонового участка выбран коренной сосняк кустарничково-зеленомошный, формирующийся на территории ботанического заказника "Корабельная чаща", одного из наиболее крупных средне-таежных сосновых массивов, незатронутых рубками. Исследуемый участок располагается на водоразделе рек Поч и Войват, координаты — 62°35' с.ш., 47° 16' в.д., высота — 130 м. над ур. м. Первый древесный полог является основным и сложен сосной (Pinus sylvestris). Высота деревьев 20—24 м, диаметр стволов 30—44 см, сомкнутость крон 0.4— 0.6. Возраст деревьев достигает 240—260 лет. В составе слабо сомкнутого второго полога встречаются береза (Betulapubescens), ель (Picea obovata) и сосна, которые достигают высоты 12—14 м и диаметра 18—24 см. В составе подроста отмечены сосна, береза, ель. Сосняки кустарничково-зелено-мошные отличаются консервативным составом травяно-кустарничкового яруса, в составе которого доминируют кустарнички — Vaccinium vitis-idae и V. myrtillus. Регулярно встречаются такие типично лесные виды, как Melampyrum pratense, Avenella flexuosa, Lycopodium annotinum, Goodyera repens. Мохово-лишайниковый ярус развит хорошо и представлен сплошным ковром из зеленых мхов (Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Dicranum fuscescens, Ptilium crista-castrensis), встречаются небольшие куртины лишайников (Cla-donia rangiferina, C. stellaris, C. gracilis).
Разрез заложен в сосновой парцелле, в 1.5 м от ствола дерева. Профиль почвы (разр. 70-11) состоит из лесной подстилки, подразделяемой на подгоризонты O(L) 0—3 см и O(F + H) 3—5 см. Гор. O(L) представлен свежим растительным опа-дом, состоящим из хвои, шишек, живых мхов и лишайников. Подгоризонт O(F + H) темно-бурого цвета, представлен слаборазложившимся органическим материалом. Под подстилкой располагается белесый, сухой, бесструктурный, песчаный подзолистый гор. E мощностью 5—25 см, характеризуемый наличием единичных углей и окатанной гальки. Иллювиально-железистый, желтовато-бурый гор. BF залегает на глубине 25— 60 см, он неоднороден по гранулометрическому составу — супесчаный с прослойками легкого суглинка, встречаются железисто-марганцевые конкреции. Гор. BF наиболее плотный в профиле. Гор. BC формируется на глубине 60—80 см и представлен желтовато-бурыми, бесструктурными, рыхлыми, крупнозернистыми песчаными отложениями. Гор. С (80—100 см) желтовато-бурый, бесструктурный, песок с высоким содержанием гальки (до 5%) и единичными прослойками легкосуглинистого материала.
Для оценки влияния пожара был подобран участок сосняка кустарничково-зеленомошного, пройденный пожаром 4 июля 2011 г. Тип пожара — низовой, причина возгорания — гроза. Пожаром затронуто около 1 тыс. га. Участок гари распола-
гается на водоразделе рек Поч и Оса (координаты — 62°29' с.ш., 47°30' в.д., высота 160 м над ур. м). В ходе пожара произошло полное уничтожение напочвенного покрова. Подлесок и подрост уничтожены пожаром. На экспериментальном участке, пройденном пожаром, встречены единичные обгоревшие остатки зеленых мхов, а также кустарничков: черники и брусники. Древесный ярус растительного сообщества пострадал в меньшей степени. Стволы деревьев обгорели в нижней части до высоты 1—3 м. Общая сомкнутость древесного яруса 0.6—0.7. Основной запас древесины сосредоточен в верхнем древесном пологе (состав 9С1Л + Б), высота которого достигает 23 м, диаметр стволов 36—39 см. Второй древесный полог также сохранился. Его сомкнутость невелика — 0.1—0.2, высота 14—18 м, диаметр стволов варьирует от 16 до 34 см, состав 10Е + Б.
Разр. 72—11 заложен в парцелле сосны, приблизительно в 1.5 м от ствола. На поверхности почв участка, пройденного пожаром, выявлен маломощный подгоризонт подстилки Орк (Ь) (0—1 см), представленный остатками сгоревшего растительного материала, а также свежего растительного опада из хвои сосны и шишек, опадание которых существенно активизировалось после пожара. Остатки подстилки О(
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.