научная статья по теме ЗАПАС И ПОТЕРИ ВОДОРАСТВОРИМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В МАЛОМ ВОДОСБОРНОМ БАССЕЙНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЭВЕНКИИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ЗАПАС И ПОТЕРИ ВОДОРАСТВОРИМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В МАЛОМ ВОДОСБОРНОМ БАССЕЙНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЭВЕНКИИ»

ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2008, № 6, с. 30-36

УДК 630*114.28+631.417

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ЗАПАС И ПОТЕРИ ВОДОРАСТВОРИМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В МАЛОМ ВОДОСБОРНОМ БАССЕЙНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЭВЕНКИИ*

© 2008 г. С. Г. Прокушкин, И. В. Токарева, А. С. Прокушкин

Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок E-mail: Stanislav@ksc.krasn.ru Поступила в редакцию 30.01.2008 г.

Приведены сведения о запасах напочвенного покрова и водорастворимого органического вещества (ВОВ) в лесных экосистемах на малом водосборном бассейне. Проведен анализ гидрологического экспорта растворенного органического углерода в ручье для определения потерь терригенного ВОВ с водосбора подстилаемого сплошной мерзлотой в криолитозоне Средней Сибири.

Напочвенный покров, водорастворимое органическое вещество, его запасы и потери в малом водосборном бассейне.

Водорастворимое органическое вещество (ВОВ) - продукт экскреторной жизнедеятельности организмов и их деструкции, является источником питания для почвенной микрофлоры и высших растений и выполняет важные экологические и физио-лого-биохимические функции [7, 8]. Водорастворимое органическое вещество, участвуя в миграции питательных элементов и формировании химических свойств и генезисе почв [5], регулирует трофические условия и продуктивность наземных экосистем, а в конечном итоге и водных - как конечных пунктов его стока [2].

Особое значение ВОВ приобретает в высоких широтах, где в результате близкого залегания мерзлотного водоупорного горизонта и слабой сорбционной способности маломощного деятельного горизонта почвы происходят гидрологические потери водорастворимой фракции органического вещества, которые наряду с эмиссией углекислого газа становятся важной расходной частью бюджета углерода. В связи с прогнозируемым изменением климата и экологических условий, контролирующих скорость образования и миграцию ВОВ, изучение данного вопроса приобретает особую актуальность, так как количественные и качественные характеристики этих процессов в условиях мерзлотных почв не известны, что связано как со значительной мозаичностью лесного покрова, так и с недостатком данных о его запасах и потерях в наземных экосистемах криолитозоны. В

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (03-04-48037, 05-05-64208).

связи с этим цель исследования - определить запасы ВОВ и его вынос в одном из малых водосборных бассейнов - ручья, типичного для изучаемого региона.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Для исследования был выбран водосбор ручья Кулингдакан, расположенный на левом берегу в низовьях р. Кочечум (правого притока р. Нижняя Тунгуска, в 5 км от пос. Тура, Центральная Эвенкия) общей площадью около 4240 га. Водосбор ограничен с севера высотами 412-627 м над ур. моря, на юге 338-622 м и 502-625 м на востоке. Ручей протяженностью около 8.0 км имеет три притока и делит водосборную площадь примерно на две равные части.

В связи с тем, что в Центральной Эвенкии лесоустройство проводилось в 1989-1993 гг. по IV разряду, для более точной лесоводственной оценки насаждений из лиственницы Гмелина (Larix gmelinii [Rupr.] Rupr.) на изучаемой площади были использованы как постоянные пробные площади на топоэкологическом профиле данного водосбора, так и результаты глазомерной таксации с инструментальными замерами среднего диаметра и высоты древостоя. В результате на всей территории водосбора были выделены лесные выделы, в которых определен тип леса и дана таксационная характеристика древостоя, выполнены замеры мощности напочвенного покрова. В моховом покрове преобладают Aulacomnium tur-gidum, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Sphagnum fuscum. Среди лишайников наиболее

распространены Cetraria islandica, Cladina rangife-rina, Cladina stellaris. Для определения площади выделов и всего водосбора использовалась топографическая карта 1 : 250, оцифрованная с помощью ГИС-технологий, в результате чего получены векторные слои с привязкой к масштабу.

Запасы живого напочвенного покрова (ЖНП) и подстилки в выделах с малой площадью оценивали путем непосредственного их сбора и взвешивания. В больших же выделах, кроме непосредственного определения запасов напочвенного покрова, отдельно в 7 и более местах замеряли мощность ЖНП и подстилки. Затем на основании ранее выявленной зависимости их запасов от мощности [9], в эти выдела дополнительно внесены расчетные данные. Сбор образцов ЖНП и подстилки производился на площади 20 х 20 см в 3-5-кратной повторности с последующим удалением из них живых корней.

Отделение ЖНП и подстилки производилось с целью показать запас ВОВ в живой и мертвой компонентах напочвенного покрова. Почва отбиралась непосредственно под выбранной подстилкой, крупный детрит и живые корни (>1 мм) из нее также удалялись. Принятая в работе 3-5-кратная повторность взятия образцов в каждом выделе обеспечивала 7-10% точность [9].

На основании данных по запасам живого напочвенного покрова и подстилки и содержанию в них ВОВ в зависимости от видового состава мохо-во-лишайникового яруса рассчитаны запасы ВОВ на водосборном бассейне [3]. На основании вынесенного ручьем объема воды (площадь поперечного сечения на скорость течения в единицу времени) и содержания в ней растворенного органического углерода рассчитан общий его вынос с территории водосбора за вегетацию.

В качестве показателя содержания ВОВ во всех образцах использовался водоэкстрагируе-мый органический углерод (ВЭОУ) - смесь органических молекул разной природы размером менее 0.45 мкм, переходящих в водную вытяжку в течение 24 ч при соотношении образец : вода 1 : 10 [4, 12, 18]. Определение содержания углерода в экстракте проводилось по методу И.В. Тюрина.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ насаждений выявил, что исследуемые древостои одновозрастные (90-100 лет), возникшие после сильного низового пожара 1902 г. Лишь в долине и обособленных местообитаниях встречаются сохранившиеся отдельные деревья и участки лиственничных насаждений допожарной генерации в возрасте 250-360 лет. В 1990 г. около 60% территории рассматриваемого водосбора было пройдено очередным низовым пожаром, что стало причиной отпада лиственницы от 57 до

100% от их общего количества на поврежденных пожаром выделах (рис. 1).

Большая часть поврежденных пожаром насаждений возобновилась лиственницей и березой. В зависимости от интенсивности низового пожара и сложившихся послепожарных экологических условий в изучаемом бассейне сформировались одно- или разновозрастные древостои. Разное положение на рельефе, наряду с мозаичностью почвенного покрова и неоднородностью его гидротермического режима, определило различные темпы роста деревьев. Так, наиболее продуктивные древостои (IV-V классов бонитетов) сформировались в средней и верхней частях коренного склона юго-западной экспозиции (рис. 1, выделы 2, 3, 4 и 8). В условиях пониженного участка - поймы, где мерзлота находится почти сразу под моховым покровом, древостой, несмотря на повышенную густоту, имеет наименьшую продуктивность Va-VB классы бонитета (рис. 1, выделы 1 и 16).

Мощность мхов и лишайников на данной территории изменяется также в широких пределах: 0.5-9.5 см, а запасы ЖНП в пределах водосбора в зависимости от гидротермических условий и видового состава мохово-лишайникового яруса варьируют от 0.8 до 31.1 т га-1 (рис. 2). При этом коэффициент вариации достигает 85%. При этом выявлено, что для половины территории водосбора (53%) запас ЖНП составляет менее 5 т га-1. В основном это свойственно лиственничникам, затронутым в 1990 г. низовым пожаром: на 25% территории запас ЖНП достигает 5.1-20 т га-1, а на 22% территории более 20 т га-1. В среднем запас ЖНП составляет 10.6 ± 1.8 т га-1 в целом же запас мохово-лишайникового яруса на водосборном бассейне достигает 42 234 т. Основной вклад в запасы ЖНП в данных условиях вносят зеленые мхи (A. turgidum., H. splendens, P. schreberi), занимающие около 70% проективного покрытия водосбора. Сфагновые мхи (Sphagnum fuscum) и лишайники (С. islandica, С. rangiferina, С. stellaris) представлены в существенно меньшей степени и доминируют лишь в пределах двух выделов - 1 и 13.

Мощность и запасы мортмассы на территории водосбора варьируют в более значительных пределах. Так, мощность подстилки изменяется от 0.5 до 12.5 см, а запас - от 2.4 до 76.3 т га-1 (рис. 3). В среднем запас подстилки на изучаемом водосборном бассейне составил 37.2 ± 4.9 т га-1, что свидетельствует о медленном разложении детрита на поверхности почвы. В лиственничниках Центральной Якутии, по данным Л.К. Позднякова [6], запас подстилки в зависимости от возраста насаждений колеблется в пределах 9-30 т га-1. Согласно данным Е.Н. Федорова и А.Г. Цыкалова [10], максимальный запас подстилки в лиственничнике кустарничково-зеленомошном достигает 32.3 т га-1, что вдвое превышает средний запас

Рис. 1. Характеристика насаждений и занимаемая ими площадь на территории водосбора ручья Кулингдакан; числитель - номер выдела, знаменатель - площадь, га: 1 - реки; 2 - молодняки (до 40 лет); 3 - спелые (120-140 лет); 4 - перестойные (более 140 лет); 5 - гари; 6 - непокрытые лесом.

подстилки лиственничников южной тайги. По данным И.Н. Безкоровайной с соавт. [1], A.C. Прокуш-кина с соавт. [8], запасы подстилки в северотаежных лиственничниках зеленомошного типа Средней Сибири варьируют от 38 до 44 т га1 и в некоторых типах насаждений превышают запасы самого древостоя.

Наименьший запас подстилки (0-10 т га1) отмечен на площади около 37% от всей территории водосбора в выделах, пройденных пожаром в 1990 г. На площади 28%, представленной спелыми и перестойными лиственничниками с хорошо возобновившимся подростом 15-летней лиственницы, а также в поймах с развитием сфагновых и зеленых мхов отмечается существенно большее накопление подстилки (более 50 т га-1), что, вероятно, обусловлено меньшей интенсивностью пожарного воздействия. Общий запас мортмассы на водосборном бассейне составляет 133 661 т.

На исследуемой территории наблюдаются широкие пределы варьирования и в содержании водорастворимой фракции органического вещества в ЖНП: 10.4-403.8 кг га-1 при коэффициенте варьи

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