научная статья по теме ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РАЗЛОЖЕНИЯ И СОСТАВА ОПАДА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЗАПАС ПОДСТИЛКИ В СРЕДНЕТАЕЖНОМ ЧЕРНИЧНО-СФАГНОВОМ ЕЛЬНИКЕ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РАЗЛОЖЕНИЯ И СОСТАВА ОПАДА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЗАПАС ПОДСТИЛКИ В СРЕДНЕТАЕЖНОМ ЧЕРНИЧНО-СФАГНОВОМ ЕЛЬНИКЕ»

ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2010, № 6, с. 54-60

УДК 630*187:582.475.2:630*114.35

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РАЗЛОЖЕНИЯ И СОСТАВА ОПАДА

НА ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЗАПАС ПОДСТИЛКИ В СРЕДНЕТАЕЖНОМ ЧЕРНИЧНО-СФАГНОВОМ ЕЛЬНИКЕ*

© 2010 г. М. А. Кузнецов

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 E-mail: kuznetsov_ma@ib.komisc.ru Поступила в редакцию 07.04.2009 г.

В условиях средней тайги в старовозрастном чернично-сфагновом ельнике на торфянисто-подзо-листо-глееватых почвах за год с растительным опадом поступает в среднем 405.57 г м-2 органической массы или 200.5 г С м-2. Скорость разложения отдельных компонентов растительных остатков изменяется от 2.6 до 60.0%. Запас подстилки составляет 73.6 т га-1. Разложение подстилки происходит медленно, отношение C/N равно 29.9, что объясняется неблагоприятными гидротермическими условиями почв.

Ельник, лесная подстилка, опад, разложение растительных остатков, средняя тайга.

В функционировании хвойных биогеоценозов бореальных лесов важную роль выполняет лесная подстилка - связующее звено между фитоценозом и почвой в процессе круговорота минеральных и органических веществ [13, 15, 16]. Особенно значима роль подстилки в северных районах лесной зоны, где недостаток тепла, повышенная влажность почв в большинстве типов леса обусловливают слабую минерализацию растительного опада и способствуют накоплению органического горизонта достаточной мощности [3, 19, 20]. Формирование лесной подстилки в еловых биогеоценозах таежной зоны освещено в работах [6, 10, 14, 23, 24, 26, 27]. Большинство из них выполнено в ельниках, развитых на ав-томорфных подзолистых почвах. На территории Республики Коми в подзоне средней тайги площадь еловых лесов составляет 6.74 млн. га, из них 49% занимают заболоченные варианты, формирование подстилки в которых изучено недостаточно.

Цель работы - оценка роли опада растений в формировании лесной подстилки в чернично-сфагновом ельнике на болотно-подзолистых почвах в условиях средней тайги.

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (07-04-00104) и Программы Президиума РАН № 16.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена в Республике Коми на территории Ляльского лесоэкологического стационара Института биологии Коми НЦ УрО РАН, (62°17' с.ш., 50°40' в.д.). Исследования проводили в 2005-2007 гг. в старовозрастном чернично-сфагновом ельнике, развитом на торфянисто-под-золисто-глееватой суглинистой, подстилаемой тяжелым суглинком почве. Древостой V класса бонитета, разновозрастный (106-200 лет), состав 9Е1Б+С ед.Пх. Средняя высота ели 16 м, средний диаметр 20 см. Всего на 1 га насчитывается 625 дер., в том числе ели - 595, сосны - 5, пихты - 10 и березы - 15. Подлесок относительно хорошо развит, состоит из шиповника (Rosa sp.), ивы (Salix sp.), можжевельника (Juniperus communis L.), рябины. Травяно-кустарничковый ярус имеет проективное покрытие 60 - 70%, число видов 21: хвощ (Equisetum sylvaticum L.), осока шаровидная (Carex globularis L.), костяника обыкновенная (Rubus saxatilis L.), костяника хмелелистная (R. humilifolius C.A. Mey), княженика (R. articus L.), черника (Vaccinium myrtillus L.), брусника (V vitis-idaea L.), линнея северная (Linnaea borealis L.), майник (Majanthemum bifolium (L.) F. Schmidt), седмичник (Trientalis europeae L.), кислица (Oxalis acetosella L.), го-локучник (Gymnocarpium dryopteris (L.) Newm.), лютик (Ranunculus sp.), фиалка болотная (Viola

palustris L.), мятлик луговой (Poa pratensis L.), бодяк полевой (Cirsium arvense (L.) Scop.), марьянник луговой (Melampyrum pratense L.), луговик извилистый (Avenella flexuosa (L.) Drey.), ожика волосистая (Luzulapilosa (L.) Willd.), золотая розга (Solidago virgaurea L.), дудник (Angelica sp.). Моховой покров с покрытием 80-90% образован сфагновыми мхами, на прикомлевых возвышениях встречаются небольшие пятна Polytrichum commune и зеленых мхов Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Hylocomium splendens (Hedw.) D.S.G., Rhytidiadelphus triquetrus (Hedw.) Warnst.

Количество опада растений древесного яруса определяли с помощью 17 опадоулавливателей размером 0.5 х 0.5 м [25]. При таком числе опадоулавливателей достигается 10%-ная точность определения его массы. Растительные остатки собирали дважды в год летом и поздней осенью, затем разделяли их на фракции. Массу опада травя-но-кустарничкового яруса и мхов определяли по их приросту, срезая побеги на 10 площадках размером 0.5 х 0.5 м. Ежегодно отмирающую массу мхов принимали равной 70% прироста, отмирающую массу брусники - 30% прироста, черники и травянистых растений - 100% прироста [25]. Опад корней растений травяно-кустарничково-го яруса был принят равным 0.25 от их массы [3, 29]. Пересчет запасов опада и подстилки на массу углерода осуществляли дифференцированно с применением коэффициентов (0.45-0.53), свойственных отдельным фракциям [5].

Для оценки разложения опада в лесную подстилку на год закладывали листья (хвою) ели, березы, осины и сосны, кору, шишки и ветви ели, чернику и бруснику, а также подгоризонты лесной подстилки в капроновых мешочках в пятикратной повторности. Подстилку отбирали металлическим шаблоном площадью 98 см2 в 25-кратной повторности. Содержание азота и углерода в подстилке проводилось методом газовой хроматографии на анализаторе ЕА 1110 (CHNS-O) (фирма CE Instruments, Италия) в аналитической лаборатории Института биологии Коми НЦ УрО РАН.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Количество поступающего опада, его состав и интенсивность разложения в значительной степени определяют характер формирования лесной подстилки, морфологическое строение почвы. При разложении растительных остатков пополняются запасы органического углерода и зольных элементов, изъятых растительностью в процессе почвенного питания; происходит новообразование гумуса, определяющего плодородие почвы;

Таблица 1. Масса опада древесного яруса, г м 2 абс. сух. вещества

Компонент опада Год наблюдений Среднее %

20052006 20062007

Листья (хвоя)

ель 160.58 137.48 149.03 57.4

береза 15.39 14.52 14.95 5.8

осина 0.27 0.09 0.18 0.1

сосна 0.57 1.77 1.17 0.5

ива 0.17 0.12 0.14 0.1

рябина 0.99 0.18 0.58 0.2

Ветви

ель 21.88 39.92 30.90 11.9

береза 2.56 1.22 1.891 0.7

Кора

ель 6.71 1.14 3.92 1.5

сосна 0.56 0.67 0.61 0.2

Шишки

ель 33.81 11.01 22.41 8.6

сосна 0.05 1.30 0.67 0.3

Лишайники-эпи- 5.26 8.25 6.75 2.6

фиты

Прочие компо- 25.33 27.89 26.61 10.2

ненты

Итого 274.13 244.56 259.85 100

под влиянием микроэлементов и органических кислот формируется характерная реакция почвы, свойственные ей состав и обилие почвенных животных и микроорганизмов [13, 16, 24].

По обобщенным данным Л.Е. Родина и Н.И. Ба-зилевич [24], величина листового опада в ельниках европейской части России в восточных и центральных районах составляет 190-340, а в западных 370-430 г м-2. Приведенные нами значения листового опада в табл. 1 вполне вписываются в эти пределы. Так, масса древесного опада в старовозрастном чернично-сфагновом ельнике в среднем для двух лет наблюдений составляет 259.9 г м-2. Значительная часть его приходится на ель (80%). Береза в составе опада занимает 6.8, сосна, осина, рябина и ива - 1.1, 0.1, 0.2, и 0.1% от общей массы соответственно.

В древесном опаде Л.О. Карпачевский [15] разделяет растительные остатки в зависимости от их способности к разложению на две части: активную и неактивную. К активной части относятся листья (хвоя), почечные чешуи, соцветия, пыльца и семена, а к неактивной - ветви, шишки, кора, лишайники. В исследуемом фитоценозе на

долю активной части опада приходится 65, неактивной - 35% от общей массы. В активной части превалирует опад ели и березы (табл. 1). В составе неактивной части опада доля ветвей составила 12.6%, коры - 1.7, шишек - 8.9%.

В формировании древесного опада помимо древостоя участвует и внеярусная растительность, в частности эпифитные лишайники, на долю которых в старовозрастном ельнике приходится 2.6%. Прочие компоненты растительных остатков занимают 10.2% от общей массы древесного опада.

Известно, что опад растительных остатков на поверхность почвы в лесных экосистемах происходит неравномерно и сильно варьирует по месяцам в зависимости от видовой принадлежности. Для лесов умеренного пояса поступление опада резко увеличивается в осенние и весенние месяцы [15]. По данным Л.Н. Фроловой [27], наибольшая часть древесного опада (60-63%) в ельниках средней тайги в годовом цикле поступает в зимне-весенний период, на осенние месяцы (сентябрь-октябрь) приходится 25-29%, на летний период приходится 5-18% от общей массы опада. В наших исследованиях выявлено, что за зимне-весенний период в чернично-сфагновом ельнике поступает опада 54%, в течение сентября-октября - 24% и в летние месяцы - 22% (рис. 1).

В составе зимне-осеннего опада преобладает еловый, на долю хвои ели приходится 51.6%, ветвей - 11.6, коры - 3.7, шишек - 15.9%. Встречаются ветви березы (1.5%) и эпифитные лишайники (2.7%). В летние месяцы в составе активной части опада массовая доля ели и березы равна 42.7 и 20.2%, соответственно. Доля листьев других древесных растений незначительна - 2.8%. В неактивной фракции преобладают ветви и шишки ели, что составляет соответственно 7.3 и 17.0% от общей массы летнего опада. В осенние месяцы доминирует активная часть ели (88.5%) и березы (4.3%). Доля прочих компонентов незначительна.

Выявлено, что ежегодно на поверхность почвы чернично-сфагнового ельника с древесным опадом поступает 122.19 г С м-2 год-1. Наибольшее его количество приходится на хвою, ветви и шишки ели и составляет 57.6, 12.3 и 8.9%, соответственно. Листья березы занимают в опа-де 5.9%, эпифитные лишайники - 2.4, кора ели и сосны - 1.7, листья осины, березы и сосны - 0.9, прочие компоненты - 10.3%. По данным А.В. Ма-шики [21], в подзоне средней тайги с наземным древесным опадом в хвойно-лиственном насаждении черничного типа поступает 115 и в ельнике черничном 89 г С м-2 год-1.

В формировании подстилки помимо древесных принимают участие и растения напочвенного

140-, 120* 100-(Я

I 80-

200-1----1----1----1

12 3

■ 2005-2006 □ 2006-2007

Ри

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