ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2015, № 4, с. 282-292
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*183.22:630*181.36
ВЛИЯНИЕ ПОЖАРОВ НА ЗАПАСЫ КОРНЕЙ И ПОДЗЕМНОГО ДЕТРИТА В ГОРНОТАЕЖНЫХ ЛИСТВЕННИЧНИКАХ ПРИБАЙКАЛЬЯ*
© 2015 г. Л. В. Мухортова1, Л. В. Кривобоков1, Т. М. Харпухаева2, Б. Б. Найданов2
1Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок 50/28 2Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН 670047 г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6 E-mail: l.mukhortova@gmail.com Поступила в редакцию 20.01.2015 г.
Целью исследований было установление влияния пожара непосредственно на массу корней и подземного детрита в экосистемах лиственничных лесов гор Северного Прибайкалья. Исследования проводили на пробных площадях, заложенных на территории Государственного природного заповедника "Джергинский", расположенного на севере Республики Бурятия. Через 5 лет после пожара сильной интенсивности, структура лесного фитоценоза и его флористический состав претерпели коренные изменения. В надземной сфере произошел значительный отпад древостоя, почти полное уничтожение кустарничкового и мохово-лишайникового покровов, одновременно наблюдалось увеличение фитомассы трав и послепожарного возобновления осины и других пород. Все это спровоцировало и коренные изменения в подземной части экосистемы. Было установлено, что, несмотря на улучшение термического режима почвы на гари 5-летнего возраста, масса живых тонких корней в верхнем 20-см слое почвы на этом участке в 1.6 раза ниже, по сравнению с контрольным ненарушенным древостоем. После пожара наблюдаются также изменения в структуре запасов живых тонких корней и характере их распределения в верхней части почвенного профиля. В послепожарном лиственничнике масса тонких корней деревьев снижается на 40%, масса тонких корней кустарничков - уменьшается более чем в 2.5 раза, а масса тонких корней травянистых растений, напротив, увеличивается почти в 2 раза. Характер распределения растительного детрита в верхней части почвенного профиля под ненарушенным, контрольным древостоем, соответствует распределению в этой толще запасов органического вещества почвы (стабильного и подвижного). Через 5 лет после прохождения пожара, общее содержание органического вещества почвы в слое 0-20 см снижается, однако структура распределения запасов стабильного органического вещества почвы изменяется незначительно.
Бореальные лесные экосистемы, почвы криолитозоны, постпирогенная динамика, Северное Прибайкалье, тонкие корни, органическое вещество почвы.
В глобальном цикле углерода почвы бореаль-ных лесов функционируют как значительный сток углерода атмосферы. До недавнего времени качество лесной подстилки и скорость ее разложения рассматривались как основные факторы долгосрочной аккумуляции органического вещества почвы. Однако последние исследования показывают, что от 50 до 70% углерода, аккумулированного в почве, образуется за счет корней и микроорганизмов, ассоциированных с ними (Оеттешеп et а1., 2013).
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 13-04-01128 и 1404-01239) и гранта Правительства РФ № 14.В25.31.0031.
Величина биомассы корней (скелетных и тонких) зависит от видовой принадлежности дерева, его возраста и условий места обитания и может составлять от 18 до 45% общей биомассы дерева (Sanantonio et al., 1977; Fogel, 1983; Прокушкин, Абаимов, 2008). Более чем 50% ежегодной продукции может располагаться в подземной сфере лесных экосистем (Harris et al., 1977; Steele et al., 1997).
Тонкие корни (корни с диаметром <2 мм) составляют небольшую часть общей биомассы в лесу, но при этом играют ведущую роль в функционировании лесных экосистем. Благодаря своей короткой продолжительности жизни и быстрому
обороту тонкие корни представляют собой основной сток для ежегодно производимых растением углеводородов и играют центральную роль в динамике углерода в почве. Было установлено, что на прирост тонких корней может тратиться до одной трети глобальной ежегодной чистой первичной продукции (Jackson et al., 1997), что подчеркивает важную роль динамики тонких корней в глобальном цикле углерода.
Последние исследования показывают также, что гумификация органического материала корней при их разложении выше, чем надземных растительных остатков (Katterer et al., 2011). Таким образом, подземные растительные остатки, возможно, являются основным источником аккумуляции органического вещества почвы и любые нарушения подземных компонентов могут вести к прямым и долгосрочным последствиям для всей экосистемы (Perry et al., 1989).
Одним из наиболее обычных и потенциально опасных нарушений лесных экосистем являются лесные пожары. Общее влияние пожара на подземную систему проявляется в первую очередь через изменения в структуре надземной биомассы. Изменения или удаление надземной части биомассы непосредственно влияет на подземную сферу через изменения количества и качества живых подземных органов растений и растительного детрита, поступающих в почву элементов питания, повышение температуры почвы вследствие увеличения количества попадающей на нее солнечной радиации, изменение скорости испарения вследствие удаления растительности, которая в свою очередь ведет к изменению количества доступной влаги в почве (Neary et al., 1999).
Целью наших исследований было установление влияния пожара непосредственно на массу корней и подземного детрита в лиственничных лесах гор Прибайкалья, а также на характер изменения запасов органического вещества почвы в этих экосистемах.
Лиственничные насаждения, которые образуют основной фон лесного покрова в Северном Прибайкалье, отличаются повышенной пожароопас-ностью (Евдокименко, 1991). В 2010 и 2012 гг. проводились комплексные исследования влияния низовых пожаров средней и высокой интенсивности на сообщества лиственничных кустарнич-ково-зеленомошных лесов на мерзлотных почвах на территории государственного природного заповедника Джергинского (Курумканский район Республики Бурятия). Объектами исследования являлись 5-летняя гарь и контроль (не горевший длительное время участок леса). На данный мо-
мент сукцессионное сообщество может быть охарактеризовано как лиственничная гарь осиново-кипрейно-разнотравная.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Заповедник "Джергинский" расположен в верховьях р. Баргузин на стыке трех хребтов Станового нагорья: Баргузинского, Икатского и Южно-Муйского. Водосборный бассейн верхнего течения р. Баргузин расположен в пределах высот 700-2300 м над ур. моря. Климат региона суровый, резко континентальный. Средняя годовая температур воздуха колеблется в пределах -2.6 - -5.3 °С. Годовые амплитуды температуры воздуха достигают 46-51 °С. Среднегодовое количество осадков изменяется от 300-400 мм в котловинах до 1000 мм на вершинах хребтов. Относительная влажность воздуха колеблется от 40% в мае до 70% в августе. Снежный покров в котловинах 10-20 см, на вершинах хребтов может достигать 100 см. Суммы активных температур (>0 °С) колеблются от 2000 °С в котловинах до 1200 °С в горах. Безморозный период составляет 68-117 дней в зависимости от высоты местности над уровнем моря (Справочник..., 1966-1970; Климатические особенности., 1979; Визенко и др., 1986). Почвы района исследований характеризуются как длительно сезонно-мерзлотные и вечно мерзлые (Васеева и др., 1967).
Согласно схеме лесорастительного районирования России и республик бывшего СССР И.А. Короткова (1994), леса района исследований относятся к Восточно-Сибирскому крайне континентальному сектору, а внутри него - к СевероЗабайкальской горной лесорастительной области горно-таежных лиственничных (Ьат1х gmelinii) лесов, кедрово-стланиковых редколесий и горных тундр. Область делится на ряд провинций. Территория Джергинского заповедника полностью вписывается в Байкальско-Становую лесорасти-тельную провинцию.
Северо-Западное Прибайкалье представлено горными территориями, поэтому распространение растительности здесь подчинено законам высотной поясности. Дифференциация растительности в зависимости от рельефа составляет спектр высотно-поясных комплексов (ВПК). Постоянные пробные площади заложены в горно-таежном светлохвойном ВПК лиственничных лесов (Смагин и др., 1980).
Исследования проводили в урочище речки Ук-шаки (средняя часть) на высоте 972 м над ур. моря, в лиственничнике бруснично-разнотравно-зеле-
номошном 100-120-летнего возраста, который был пройден пожаром сильной интенсивности 5 лет назад. Пожар захватил лишь часть склона, на поврежденной пожаром площади погибло до 80% всего древостоя. В неповрежденной части лесного массива была заложена контрольная пробная площадь, а на участке, поврежденном пожаром, заложили площадь, которая характеризует гарь 5-летней давности. Экологические условия (геоморфологическое положение, почва, микроклиматические показатели) исследуемых пробных площадей до пожара были сходными. Описание структуры и состава фитоценозов выполнялось согласно принятым методическим подходам (Сукачев, 1972; Андреева и др., 2002).
Названия сосудистых растений приведены по С.К. Черепанову (1995), мхов - по Ignatov et al. (2006), лишайников - по "Списку лихенофлоры России" (2010).
Основные ландшафтно-географические характеристики пробных площадей следующие.
Контроль - лиственничник бруснично-зелено-мошный (абс. высота 972 м, 55°13' с.ш., 111°28 ' в.д.), расположен в нижней части ровного склона Ю-ЮВ экспозиции крутизной 8-10°, нанорельеф бугристо-западинный, слабо выражен. Древесный ярус делится на два подъяруса. Первый представлен Larix gmelinii (Rupr.) Rupr., возраст 100-150 лет, сомкнутость крон 40%, высота древостоя 15-20 м. Второй подъярус сложен Pinus sibirica Du Tour, Larix gmelinii и Betula pendula Roth примерно в равных пропорциях. Общая сомкнутость крон не более 5%, высота древостоя 5-12 м.
Ярус подлеска с проективным покрытием 5% и высотой 1.5-2.0 м, включает подрост кедра и лиственницы, а также до 10 видов кустарников, распределенных по площади редко, но равномерно: Ribes nigrum L., Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz, Spiraea alpina Pall., Lonicera pallasii Ledeb., Rhodod
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.