ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 5, с. 3-11
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ СТАТЬИ
УДК 630*114.13:630*114.13
МАССА И СОСТАВ ФИТОДЕТРИТА В ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ*
© 2007 г. Э. Ф. Ведрова, Н. Н. Кошурникова
Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок e-mail Institute@forest.akadem .ru Поступила в редакцию 10.08.2006 г.
Обсуждаются запасы компонентов фитодетрита в составе легкоминерализуемой фракции органического вещества, вовлекаемой в годичный круговорот в насаждениях восстановительных сукцес-сий темнохвойных лесов подзоны южной тайги Западно-Сибирского континентального сектора. Особенностью насаждений является двукратное преобладание массы корневого детрита в слое почвы 0-20 см по сравнению с запасами лесной подстилки. Экосистемы 50-90-летних пихтачей, формирующиеся после рубок с сохранением подроста, накапливают в 2 раза большую массу мертвых растительных остатков на поверхности и в толще почвы по сравнению с 60-летними производными березняками. Исследования сопровождались наблюдениями за динамикой интенсивности почвенного дыхания. Продуцирование CO2 положительно коррелирует (r = 0.79) с температурой почвы на глубине 3-4 см, тесно связано с массой подстилки (r = 0.66) и составило за период наблюдений (июнь-14 октября 2004 г.) 347-456 г м-2.
Насаждения, сукцессии, сухостой, валеж и пни, лесная подстилка, корневой детрит, почвенное дыхание.
Южные бореальные леса Средней Сибири занимают территорию между 57 и 63° с.ш. и 84 и 108° в.д. Согласно лесорастительному районированию [8, 21], она относится к Западно-Сибирскому континентальному сектору, Западносибирской равнинной (Кеть-Чулымский лесорасти-тельный округ южнотаежных и подтаежных лесов) и Среднесибирской плоскогорной лесорас-тительной области (Енисейский кряж и Приан-гарский лесорастительный округ). Коренная растительность подзоны подверглась значительным нарушениям. Восстановительные сукцессии были связаны в прошлом с деятельностью шелкопряда, а в последние 50-60 лет - с вырубкой лесов лесозаготовительными предприятиями [13, 14]. Направленность и темпы восстановления темно-хвойной тайги зависят не только от характера разрушительных воздействий, но и от лесных пожаров, затрагивающих обе категории площадей.
Более половины (65%) лесопокрытой площади представлено насаждениями сосны, березы и лиственницы. Анализ параметров углеродного цикла в экосистемах этих лесообразователей показал, что сосняки и березняки служат стоком для 16% фотосинтетической ассимиляции углерода
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (03-04-20018, 06-04-90596) и ККФН (15G268).
атмосферы в чистой первичной продукции [15]. Преобладание перестойных древостоев в составе лиственничников обусловливает их оценку на ле-сопокрытой территории подзоны как экосистем с отрицательным балансом продукционных и де-струкционных процессов.
То обстоятельство, что для темнохвойных лесов подзоны анализ углеродного цикла отсутствует, обусловило необходимость определения пулов углерода и его потоков, поддерживающих пулы в растительном и почвенном органическом веществе. Целью настоящей работы явилась оценка запаса и состава фитодетрита, а также интенсивности продуцирования С02 почвой при его разложении в темнохвойных насаждениях подзоны южной тайги.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Наблюдения проводятся с 2003 г. на шести пробных площадях (пр. пл.), заложенных на территории Большемуртинского лесхоза Красноярского края (Кеть-Чулымский лесорастительный округ) (57° с.ш., 93° в.д.). Рельеф территории представляет собой Чулымо-Енисейское плоскохолмистое плато, являющееся приподнятой юго-восточной частью Западно-Сибирской равнины [17]. Климат характеризуется относительно умеренно морозной зимой (среднегодовая темпера-
Таблица 1. Таксационная характеристика древостоев на пробных площадях
Пр. пл. Тип леса, состав древостоя Ярус Высота, м Диаметр, см Полнота Сумма площадей сечения, м2 га-1 Запас, 3 -1 м3 га 1
1 Пихтач разнотравно-зеленомошный 6П2Е2Б (91) I 12 11 0.90 22.5 164
2 Пихтач разнотравно-осочковый 5Е3П1К1Л (170) I 33 44 0.41 18.2 275
8П2Е (100) II 16 16 0.27 7.0 62
3 Пихтач осочково-зеленомошный 10П + Е (50) I 9 8 0.86 18.0 107
4 Березняк осочково-разнотравный 10Б (60) I 23.6 18 0.59 16.9 184
6Е4П + К (25) II 5.2 5 2.7 16
5 Березняк осочково-зеленомошный 6Б4К (100) I 24 24 0.43 15.3 175
6П4Е (80) II 18.6 16.5 0.50 15.7 170
6 Березняк осочково-разнотравный 10Б (60) I 25.1 20.2 0.67 20.7 243
6П3Е1К (35) II 10 7 0.31 6.6 51
тура воздуха января варьирует от -18 до -23°С) и умеренно теплым летом (температура июля 14-17°С). Среднегодовая температура воздуха колеблется от -1.8 до 1.9°С. Число дней с температурой выше 10°С составляет 85-110, а сумма температур за этот период - 1200-1300°. Безморозный период длится 65-85 дней. Годовая сумма осадков 400-500 мм, за май-август месяцы выпадает 200-240 мм [1, 5].
Специфической чертой климата является снеж-ность зим. Устойчивый снежный покров формируется раньше устойчиво низких отрицательных температур, поэтому почвы в лесу промерзают на небольшую глубину - не более 60-90 см. В отдельные годы в темнохвойных лесах южной тайги Чу-лымо-Енисейского плато почвы вообще не промерзают или промерзают только в конце весеннего периода до глубины 10-20 см [9].
Растительность Большемуртинского лесхоза отражает свойственную темнохвойным лесам южной тайги мозаику экосистем, ненарушенных, естественно развивающихся и трансформированных хозяйственной деятельностью и природными процессами (пожары и гибель от энтомовредите-лей), находящихся на различных стадиях разных типов сукцессий. По учету лесного фонда на 1 января 2005 г. из 447 тыс. га общей лесопокрытой площади лесхоза 49% занято насаждениями ели сибирской (Picea obovata), пихты сибирской (Abies sibirica) и кедра сибирского (Pinus sibirica), преобладает (60% площади под насаждениями этих пород) пихта. Из мелколиственных пород (41% лесопокрытой площади) преобладает (68%) береза
(Betula pendula). В древостоях хвойных пород мо-лодняки составляют 23%, средневозрастные - 18, приспевающие - 15, спелые - 30 и перестойные -14% занимаемой площади. Среди березняков более 50% приходится на спелые и перестойные древостои.
Пробные площади закладывались в насаждениях, характеризующих два типа восстановительных сукцессий: со сменой и без смены лесообра-зующей породы. Таксационная характеристика древостоев на пробных площадях приведена в табл.1.
Пихтач разнотравно-осочковый на пр. пл. 2 (контроль) представляет собой пример тех разновозрастных древостоев, которые были вырублены или уничтожены шелкопрядом [12]. Пихтачи зеленомошные пр. пл. 1 и 3 формируются после 30-летних рубок с сохранением подроста. Наличие березы в составе пихтача разнотравно-зеле-номошного (пр. пл. 1) способствовало лучшему росту темнохвойных пород и как результат накоплению большего запаса древесины. Остальные пробные площади представляют производные березняки, сформировавшиеся, вероятно, после деятельности шелкопряда в 1906 г. На пр. пл. 4 в березняке осочково-разнотравном второй ярус только намечается и выделен условно. На пр. пл. 5 -березняк осочково-зеленомошный - кедр вместе с березой вышел в первый ярус, а пихта и ель сформировали второй ярус. При несколько более высокой сомкнутости березового полога в березняке осочково-разнотравном пр. пл. 6 темнохвой-
ные породы только в последние 20 лет начали формировать отдельный ярус.
В почвенном покрове пробных площадей фоновым является тип темно-серых почв [6, 9, 10]. Они характеризуются средне- и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, насыщенностью (на 64-75% в верхней и 82-97% в нижней частях почвенного профиля) поглощающего комплекса кальцием и магнием, слабо- и среднекислой реакцией водной вытяжки, изменениями рН солевой вытяжки в верхней части профиля в пределах 3.9-4.9 с последующим увеличением вниз по профилю, иногда до слабощелочных значений.
Характерными особенностями почв являются наличие второго гумусового горизонта и мерзлотное оглеение. Темно-гумусовый горизонт почв содержит от 3.8 до 6.5% Сгумуса. Второй гумусовый горизонт не всегда выделяется повышенным содержанием гумуса по сравнению с выше- и нижележащими горизонтами. Содержание азота в темно-гумусовом горизонте изменяется в пределах от 0.35 до 0.63%. Его внутрипрофильное изменение соответствует изменению гумуса. Отношение C : N в почвенной толще не превышает 10-13. Запасы углерода и азота в толще 0-100 см почв пробных площадей составляют соответственно 149 ± 15 (C.V. 26%) и 18 ± 1.4 (C.V. 25%) т га-1.
В состав компонентов органического вещества, активно участвующих в годичном цикле углерода, азота и зольных элементов, входит весь мертвый растительный материал на поверхности и в толще почвы (фитодетрит: сухостой, валеж, лесная подстилка, корневая мортмасса) и подвижный гумус почвы. Все они объединены во фракцию легкоминерализуемого органического вещества в отличие от собственно гумусовых веществ почвы, прочно связанных с ее минеральной частью (фракция стабильного органического вещества почвы).
Запас сухостоя на пробных площадях рассчитывался по материалам таксации древостоев. Для учета валежа (отдельно по лиственным и хвойным породам) использован ленточный метод. Лента закладывалась по диагонали пробной площади, ее размеры изменялись от 0.02 до 0.05 га (около 10% размера пробной площади). В пределах ширины ленты проводился сплошной учет валежа (в том числе пней и крупных веток) с измерением линейных параметров (измерялась длина и диаметры двух противоположных концов) каждого из учитываемых объектов, классификацией по трехбалльной шкале разложения с последующим определением плотности древесины.
На каждой пробной площади учитывали массу напочвенного покрова в фазу максимального развития (n = 10), лесной подстилки (n = 10), корневого материала в подстилке и почве (n = 20). Для отбора растений напочвенного покрова и подстил-
ки использовали шаблон площадью 0.031 м2. Подстилку разбирали по слоям ОЬ, ОБ и ОН. В слое ОЬ определяли массу слаборазложившихся хвои, листьев, коры, ветвей и шишек. Живые и мертвые корни, присутств
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.