ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2010, № 6, с. 65-70
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 630*187:582.475:441.2*444:631.417.1(1—924.82)
СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В БОЛОТНО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ХВОЙНЫХ ЛЕСОВ
СРЕДНЕЙ ТАЙГИ*
© 2010 г. А. Ф. Осипов, М. А. Кузнецов
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 E-mail: osipov@ib.komisc.ru Поступила в редакцию 25.01.2010 г.
Север, тайга, болотно-подзолистые почвы, хвойные леса, органический углерод.
Почвы бореальных лесов являются значительным и относительно долговременным депо органического углерода (Сорг) [13]. Данные по запасам углерода в почвах являются важнейшей информационной составляющей его баланса в лесных экосистемах. В настоящее время оценка содержания Сорг почвы приобрела особую актуальность в связи с глобальными климатическими изменениями, динамика которых в значительной мере зависит от отклика на них почвенного органического вещества [15, 20, 22, 24]. На современном этапе накопилось значительное число работ по оценке глобальных, зональных и региональных запасов Сорг в почвах, в том числе и для России [13, 20, 22, 26, 29]. Показано, что запасы Сорг для одних и тех же категорий земель существенно варьируют. Для достоверных оценок интенсивности накопления Сорг в почвах лесных экосистем в региональном масштабе необходимы знания закономерностей его пространственного распределения.
В Республике Коми определения запасов проводились в почвах тундры [18] и ельниках черничных на подзолистых почвах [19]. Следовательно, круговорот и запасы углерода в лесных почвах данного региона до сих пор остаются слабо изученными, несмотря на то, что основные закономерности гумусообразования в них установлены [2, 8].
Цель данного исследования - оценка содержания органического углерода в верхнем 1-метровом слое почв заболоченных сосновых и еловых лесов средней тайги.
* Работа выполнена при поддержке программ Президиума РАН № 16 и РФФИ (07-04-00104 и 10-04-00067).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объекты исследований - болотно-подзолистые почвы, формирующиеся под хвойными фитоце-нозами средней тайги. Пробные площади в заболоченных сосновых и еловых насаждениях заложены согласно [21]. На них проведен сплошной перечет деревьев. Обработка материала выполнена по [16]. Краткая лесоводственно-таксацион-ная характеристика рассматриваемых объектов приведена в табл. 1. Закладку почвенных разрезов, описание почвы, отбор образцов проводили общепринятыми методами физики почв [5]. Содержание углерода и азота в почвенных образцах определяли на автоматическом анализаторе (ANA - 1500 "Carboro Erba", Италия). Для нахождения запасов Сорг в почвах хвойных фитоценозов кроме собственных аналитических были использованы опубликованные ранее данные по содержанию гумуса в болотно-подзолистых почвах хвойных сообществ этого региона [2, 14]. Расчет этого показателя осуществлялся по формуле:
Сорг= h,
где С% - содержание углерода (%), Sb - плотность почвы (г см-3), h - мощность слоя почвы, в котором сосредоточен запас углерода, см [23]. При пересчете данных с содержания гумуса на углерод использовали деление на коэффициент 1.724 [25]. Согласно В.А. Рожкову с со-авт. [22] при анализе данных по содержанию Сорг в почве основное внимание уделено следующим слоям: 0-20 см, соответствующему максимальным концентрациям углерода в подзолистых
«
3 я
а ^ «
Й я & я
н
к ^ ^ я
л
[3 я я ч а о
3
сЗ «
(Г О
П
н о сЗ
а о
В
о н о
о «
а
ч «
сЗ Н О
о
С
ч &
П
сЗ о и Ч Я
я н
ш и и
3 3 3
я я Я
я я Я
и и и и и
« « «
н 3 н 3 н
о я я сЗ Ч о я я сЗ Ч о
ю о С гч ю о О гч ю о О
^ го
я *
сЗ „О
ч Ч Ч Ч Ч
« « « « «
о О о О о
о О о О о О о О о о
^
в вг в В в'
о о О
о о о
о о о
0 0 0 0 0
6 6 6 6 6
Е
+ РЧ
о
о
о
6
о
о
6
§
Я «
« О о « «
2 2 2
ч ч ч
ч ч ч
я (н я я
(Я (Я 03
сЗ с^ сЗ
н н н Н н н
сЗ сЗ
« « « « « «
и и и и и и
и и и и и и
Ч Ч Ч Ч Ч Ч
1-е (ч (ч (ч (ч (ч
О
н н н н н н
о о о о о о
я я я я я я
ч ч ч ч ч ч
о 3 Ё-1 о о 3 Ё-1 о о о
Ч Ч Ч Ч Ч Ч
о о о о о о о о
13 К я я К (3 (3 (3
о со ^ м СП (и м о
н н н н н н
о % о о * о о о
я я я я я я
я я я я я я
(Я (Э (Я (Я (Я (Я (Я
•е я я •е •е •е
а л а а л а а а
о ч о о ч о о о
Н сЗ Н Н сЗ Н Н Н
§ «
и сЗ Ч
н и о 1 я <5
Ч я
и Ч
« о
^ эт
° о « 2 о (з
£ о ^ Я
>г я
сЗ Н
о
6
I
о
о о
о
I
о о
о о
I
6
о
П
Ч X
и Я
ч и О ,О РЧ С С ,О К, ч и С
РЧ Е, + +
+ + Р^ Р^ РЧ РЧ
С С СП
о о Е Е Е Е
6
6
>Я >я
о 3 3
я « я
(Г о (Г
я я я
я и « я
(Я а Л и Я а
я о и (Г Я л и (Г
о О ч
С Н Е
о =я И 3 3« я §3 а
^ « о " 2 5
«¡'ко
-& о
о Ч
, «
2 л
я И
(Г о
я я
Я (н
О р
ш -&
(Г о
почвах, 0-50 см - корнеобитаемому слою почвы и 0-100 см - слою, используемому для сравнительных оценок данных из литературных источников. Однометровый слой выбран для расчетов по двум причинам: 1) в горизонтах почв до 1 м сосредоточено более 90% от общего запаса органического углерода всего почвенного профиля; 2) для построения почвенных карт используют данные разрезов, характеризующих содержание органического углерода в профиле почвы до 1 м [17].
Статистический анализ материалов выполнен по [7]. Расчет запасов Сорг и последующий их анализ были проведены в трех почвенных профилях сосняков разного возраста и четырех старовозрастных ельников, развитых на болотно-подзоли-стых почвах.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Учет содержания углерода в подстилке боре-альных лесов крайне важен при оценке углерод-депонирующей роли почв Севера [11, 15, 22, 27]. Известно, что мощность, состав и запасы подстилки определяются главным образом условиями произрастания фитоценоза, в частности, типом леса, составом и бонитетом древостоя. Режим увлажнения почвы является решающим фактором, обуславливающим интенсивность и направленность процессов минерализации и накопления лесной подстилки [3, 4, 10, 12, 17]. На европейском северо-востоке России запасы подстилки в ельниках разных типов составляют 26-75 т га-1, в сосняках 40-75 т га-1 [3]. Отмечено, что большие количества органической массы подстилки характерны для долгомошных и сфагновых типов лесов.
В исследуемых нами заболоченных сосняках и ельниках избыточный режим увлажнения и низкие температуры почвы способствуют накоплению довольно мощной лесной подстилки, с запасом органической массы в сосняках 64-75, ельниках 54-75 т га-1, и углерода 28-33 и 25-34 т га-1, соответственно (табл. 2). Наиболее высокий запас углерода подстилки отмечен: в ельниках - в черничном влажном (34.6 т га-1), в сосняках - в 118-летнем чернично-сфагновом (33.5 т га-1). Согласно данным О.В. Честных с со-авт. [27] в подстилках еловых насаждений, развитых на автоморфных подзолистых почвах в условиях средней тайги европейской части России, накапливается в среднем 10.6±1.4, в сосновых -17.2±3.9 т С га-1. В условиях Швеции подзолы запасают в среднем 28 т С га-1 [28].
Таблица 2. Мощность, запасы органической массы и углерода в подстилке хвойных фитоценозов
Тип леса Пр.пл. Мощность, см Запас, т га-1 С, т га 1
Сосняк
чернично- 40 16.6±1.3 73.6±2.9 32.9
сфагновый
То же 4 17.0* 64.3±3.3 28.8
» » 26 18.9±5.4 75.0±4.9 33.5
Ельник
черничный 2 11.0* 54.0±5.0 34.2
влажный
долгомошно- 5 17.0±1.8* 75.1±6.8 25.5
сфагновый
долгомош- 7 14.0±1.9 60.1±3.7 27.7
ный
чернично- 8 13.1±2.3 73.6±7.0 26.6
сфагновый
* По К.С. Бобковой [3]
Как в сосняках, так и в ельниках характерна значительная изменчивость содержания углерода и азота по профилю почвы (табл. 3). Известно, что распад растительных остатков происходит достаточно быстро, когда значение соотношения С/К не превышает 25 [1]. В исследуемых нами заболоченных насаждениях отношение С/К в различных подгоризонтах лесной подстилки составляет в ельниках 23-34, а в сосняках 39-67. Как видно, отношение С/К в сосняках почти в 2 раза выше, чем в ельниках. Известно, что сосняки исследуемого региона произрастают на супесчаных почвах, бедных зольными элементами и азотом [3, 8]. В сосняках чернично-сфагновых содержание азота в подстилке изменяется в пределах 0.66-1.19%, в то время как в ельниках чернич-но-сфагновых, произрастающих на суглинистых почвах - 1.38-1.26%. В минеральном слое почвы наибольшая доля углерода приходится на горизонт А2 - 3.9% в ельнике долгомошном и на А2В -2.4% в сосняке чернично-сфагновом (пр.пл. 40). С глубиной происходит уменьшение содержания массовой доли углерода. Согласно И.В. Забоевой [8] такой характер распределения Сорг является одной из генетических особенностей подзолистых почв. В результате медленных биохимических превращений органического вещества в гру-богумусной подстилке образуются дисперсные водорастворимые формы гумуса, которые пропитывают почву на значительную глубину, образуя растянутый иллювиально-гумусовый профиль. Уменьшение концентрации Сорг вниз по профилю
в подзолистых почвах отмечено и другими авторами [2, 19, 20 и др.].
Данные табл. 4 свидетельствуют, что слой
0-20 см содержит в себе 26-51% Сорг от общего его содержания в почве. Представлен он в основном Сорг лесной подстилки. В ней концентрируется 25-47% углерода 1-метрового профиля почвы. В среднем слой 0-20 см под сосновыми древостоями аккумулирует 33.5±2.6, под еловыми 36.9±3.8 т С га-1.
В болотно-подзолистых почвах всех исследованных нами хвойных экосистем большая часть Сорг приходится на корнеобитаемый слой 0-50 см и составляет 69-90% от общего его количества в
1-метровом слое. Довольно близкие данные по накоплению углерода в ризосфере почвы были приведены ранее [22, 28]. Именно в этом слое наблюдаются самые высокие концентрации органического углерода: 0.2-2.6% в минеральном слое и 30-46% в различных подгоризонтах подстилки (табл. 3). В среднем под сосновыми древостоями в 50-сантиметровом слое почвы накапливается 78±16, а под еловыми 59.3±3.5 т С га-1.
Данные табл. 4 показывают значительную вариацию запасов Сорг метрового профиля болотно-подз
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.