научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И ПОЧВ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАРАСТАНИИ ВЫРУБОК ПИХТАРНИКОВ ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И ПОЧВ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАРАСТАНИИ ВЫРУБОК ПИХТАРНИКОВ ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 8, с. 910-920

ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ

УДК 630*114.7:581.555.3:581.524.343

ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И ПОЧВ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАРАСТАНИИ ВЫРУБОК ПИХТАРНИКОВ

ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА

© 2015 г. О. В. Трефилова, Д. Ю. Ефимов

Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 660036, Красноярск, Академгородок

e-mail: trefilova@ksc.krasn.ru Поступила в редакцию 20.06.2014 г.

Приведены результаты сопряженного анализа изменений параметров состояния растительности и почв (Cutanic Albeluvisol) на различных этапах естественного лесовосстановления (4-, 11- и 24-летние вырубки) и спелом пихтарнике мелкотравно-зеленомошной группы типов леса в экологических условиях северной части западного макросклона Енисейского кряжа. Показано, что динамический тренд восстановления пихтарников направлен к формированию структуры исходных типов леса через стадии лесных лугов и производных мелколиственных (березовых разнотравных) насаждений. Изменение типа растительности сопровождается быстрым преобразованием почвенных свойств в сторону улучшения почвенного плодородия, однако данные изменения являются кратковременными.

Ключевые слова: пихтовые насаждения, видовой состав сообществ, вырубка, дерново-подзолистая почва (Cutanic Albeluvisol), послерубочная сукцессия, биологические и биохимические свойства почв, трофность лесных почв, легкогидролизуемый азот.

Б01: 10.7868/80032180X15080092

ВВЕДЕНИЕ

Вырубка древесного полога темнохвойных насаждений как основного эдификатора фитоценоза — мощный экологический фактор, обусловливающий поэтапные изменения типа растительного сообщества в целом. Согласно концепции памяти почв, влияние послерубочных смен типа растительности на почвы является косвенным, относительно кратковременным и потому не влечет за собой трансформацию твердофазных носителей "почва-память" (минеральных, органических и органо-минеральных веществ и структуры как унаследованных от почвообразующих пород, так и новообразованных в процессах педогенеза и выветривания) и отражается на уровне "почва-момент" как совокупность динамических, лабильных свойств ее состояния [43]. Направленность и скорость изменения свойств "почва-момент" на вырубках зависят как от исходных параметров экотопа, так и технологии заготовки древесины [12], то есть проявляют региональные особенности.

Ранее исследовалось влияние промышленной заготовки леса на отдельные компоненты темно-хвойных насаждений Енисейского кряжа такие, как восстановление древостоев [4, 45] и особенности их строения [28]; изменение параметров почвы при действии лесозаготовительной агре-

гатной техники [3, 14]. При этом в опубликованных материалах наиболее полно дана характеристика темнохвойных лесов южной части Енисейского кряжа [21, 30, 31, 50], почвенный и растительный покров в Заангарской (северной) части кряжа мало изучены.

Цель работы — изучение изменений в системе растительность—почва в течение первого 24-летнего этапа их естественного восстановления после вырубки в пихтарниках северной части Енисейского кряжа.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В геоморфологическом отношении район исследования расположен в пониженной западной полосе Енисейского кряжа. Рельеф характеризуется сочетанием невысоких (с наибольшей абсолютной отметкой 412 м) гряд и хребтов, разделенных речными долинами.

По лесорастительному районированию территория представляет северную часть Южно-Прие-нисейского округа южнотаежных сосновых и темнохвойных лесов [17]. Округ расположен в самой южной части Приенисейской провинции на правом берегу р. Енисей. Растительный покров округа представлен преимущественно полидоминантными спелыми и перестойными темнохвой-

Таблица 1. Генезис и география почв, характеристика растительных сообществ пробных площадей

Пробная площадь Возраст рубки, лет Тип сообщества Число видов Подлесок Доминанты травяно-ку-старничкового яруса Подрост

1 Пихтарник мел- котравно-зеле- номошный 63 Sorbus sibirica, Ribes his-pidulum, Lonicera altaica, Padus avium, Salix caprea Calamagrostis obtusata, Vaccinium myrtillus, Gym-nocarpium dryopteris, Dry-opteris expansa, Maianthe-mum bifolium Пихта, ель, кедр

2 4 Кипрейно-вей-никовый лесной луг 43 Rubus idaeus, Ribes his-pidulum, единично Sorbus sibirica, Lonicera altaica Calamagrostis arundinacea, C. langsdorfii, Chamaeneri-on angustifolium Береза, пихта, ель

3 11 Березняк ки-прейно-вейни-ковый (молодняк) 43 Rubus idaeus, Ribes his-pidulum, R. nigrum, Rosa acicularis, единично Sor-bus sibirica, Lonicera altaica Calamagrostis arundinacea, C. obtusata, Chamaenerion angustifolium, Vaccinium myrtillus Береза, осина, пихта

4 24 Березняк вейни-ково-разнотрав-ный с синузиями зеленых мхов 52 Ribes hispidulum, R. nigrum, Padus avium, Salix caprea, единично Sorbus sibirica, Lonicera altaica Calamagrostis obtusata, Ru-bus arcticum, Gymnocarpi-um dryopteris, Athyrium fil-ix-femina, Maianthemum bifolium Пихта, ель

ными лесами с явным преобладанием пихты (Abies sibirica1). В настоящее время леса округа интенсивно эксплуатируются.

Особенности климата изучаемой территории представлены в работе Бурениной с соавт. [8]. Показано, что растительность и почвы западного макросклона кряжа в пределах изучаемой территории формируются в условиях относительно повышенной влажности и более благоприятного, чем в речных долинах, теплового режима воздуха. Мощный снежный покров (100—180 см) предохраняет почвы от глубокого промерзания. Под метровым слоем снега температура на поверхности почв не опускается ниже минус 3°C.

Для изучения динамики фитоценозов и свойств почвы при зарастании вырубок в междуречье рек Татарка и Сухой Пит (58о27' с. ш., 93o16' в. д.) заложены пробные площади (пр. пл.), растительный покров которых характеризует различные стадии восстановления пихтовых насаждений после вырубки (табл. 1): пр. пл. 2 — "молодая", четырехлетняя вырубка; пр. пл. 3 и 4 — производные березняки спустя 11 и 24 года после сведения древесного полога. В качестве исходного (дорубочного) насаждения выбрали участок 100-летнего пихтарника (пр. пл. 1), относящегося к мелкотравно-зеле-номошной группе типов леса, преобладающей в пределах изучаемой территории.

1 Латинские названия сосудистых растений приводятся по сводке Черепанова [49].

Вырубку леса производили в зимний период сплошнолесосечным способом, узкими лентами с применением лесозаготовительной техники ЛП-18, 19, ВТБ-4 и харвестеров ИшЪецаск 1270А.

На пробных площадях в течение трех лет (2007, 2011, 2012 гг.) проводили описание растительности, оценку запаса фитомассы травяно-кустарнич-кового яруса (метод укосов 50 х 50 см, п = 10) и закладку почвенных разрезов с составлением их описаний. Образцы для определения плотности отбирали однократно по [40]. Для аналитического изучения почвенных свойств образцы подстилки и минеральной части почв послойно отбирали как средние из 5—6 прикопок (глубина 40 см) в начале августа 2012 г. В это время года почвенная толща относительно хорошо прогрета, и биологические процессы протекают в ней активно. Прикопки располагали на участках пасеки, где влияние агрегатной лесозаготовительной техники было умеренным. В результате протаскивания срубленных деревьев на таких участках в разной степени поврежден или уничтожен подрост и подлесок, частично содран напочвенный покров, местами подстилка, которые перемешиваются (редко) с порубочными остатками и верхним минеральным слоем почвы.

В почвенных образцах определяли содержание гумуса (метод Тюрина), рН водной и солевой суспензий [2]; содержание аммонийных форм с реактивом Несслера, нитратного азота — с ди-сульфофеноловой кислотой [38]; валового азота

Таблица 2. Содержание гумуса в образцах, приготовленных общепринятыми способами (а) и с помощью тяжелой жидкости (б)

Горизонт Глубина, см Содержание гумуса, % Разница между a и б, %

а б

AY 0-5 9.37 6.68 29

AYel 5-10 4.93 4.23 14

EL 10-15 4.47 4.06 9

15-20 3.68 2.83 23

^ общ) [13], легкогидролизуемого азота ^ лг) — методом Корнфильда в чашках Конвея2 [38]; подвижные формы фосфора по Кирсанову [2]; биологическую активность — в лабораторных условиях по интенсивности выделения углекислого газа из образцов почвы и подстилки, компостируемых в течение 24 ч при температуре 28°С [34]; активность ферментов уреазы — методом Галстяна в модификации Хазиева [48] и ка-талазы — газометрически по методу Галстяна в сосудах Ландольта [48].

Так как образцы почвы, особенно из прилегающего к подстилке серогумусового гор. ЛУ3, включают сильноферментированные органические остатки растительного материала, которые визуально трудно отделяются от минеральной массы, содержание углерода гумуса определяли после отделения "легкой" фракции с помощью тяжелой жидкости [11]. Сравнение содержания гумуса в образцах почвы, подготовленных к анализу общепринятым методом (ручной отбор видимых растительных остатков) и с использованием тяжелой жидкости приведено в табл. 2. Наиболее существенные различия получены для образцов пограничного с подстилкой слоя гор. ЛУ.

Растительный покров оценивали по показателям видового состава сообществ, синузиальной структуры, проективного покрытия и обилия каждого вида [36]. Таксационная характеристика древостоев дорубочных пихтарников и березняков, формирующихся на вырубках, приведена в работах [4, 45].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Производительность дорубочных (исходных) мелкотравно-зеленомошных пихтовых насаждений в 100-летнем возрасте изменяется в пределах 236—299 м3/га [27]. При полноте 0.8, под пологом темнохвойного древостоя формируется однород-

2 Поскольку при определении легкогидролизуемого азота в гидролизат переходит и обменный аммоний, количество последнего вычитали [37].

3 Здесь и далее типовая принадлежность почвы и названия горизонтов по [22].

ный по составу (10П) густой подрост и плохо развитый единичный подлесок из рябины (Sorbus si-birica), ивы козьей (Salix caprea), черемухи (Padus avium), шиповника иглистого (Rosa acicularis), жимолости (Lonicera altaica), малины (Rubus idaeus) и смородины (Ribes hispidulum, R. nigrum).

Структура покрова формируется в основном травянистыми элементами. Постоянными "

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.

Показать целиком