ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2012, № 1, с. 3-13
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630*435:582.475
ЗАПАСЫ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ ПОСЛЕПОЖАРНЫХ СОСНЯКОВ ЮГО-ЗАПАДНОГО
ПРИБАЙКАЛЬЯ*
© 2012 г. Э. Ф. Ведрова, М. Д. Евдокименко, И. Н. Безкоровайная, Л. В. Мухортова, Ю. C. Чередникова
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск Красноярского края, Академгородок E-mail: biosoil@forest.akadem.ru Поступила в редакцию 1.04.2011 г.
Обсуждается изменение массы и состава органического вещества в фитомассе и почве сосняков под воздействием пожара средней и высокой интенсивности. Показано, что влияние пожара средней интенсивности не сказалось катастрофически на пуле углерода в средневозрастных сосняках подтаежно-лесостепного и таежного высотно-поясного комплекса Юго-Западного Прибайкалья. В приспевающем таежном сосняке спустя 5 лет после пожара высокой интенсивности пул С оставался на 20% ниже, чем в негоревшем варианте. Масса С в фитомассе древостоя по сравнению с контролем уменьшилась на 18%, напочвенного покрова - на 63%. Наполовину снизились запасы углерода в легкоминерализуемой фракции органического вещества из-за выгорания грубых древесных остатков (на 64%) и корневого детрита (на 50% по сравнению с контрольным древостоем).
Фитомасса, древостой, травяно-кустарничковый ярус, легкоминерализуемое и стабильное органическое вещество почвы, интенсивность пожара.
Взаимодействие многочисленных прямых и обратных процессов (потоков) между основными блоками экосистемы - растительностью и почвой - обусловливает ее формирование и функционирование. В естественных условиях взаимоотношения обменных потоков складываются в направлении поддержания устойчивого равновесия массы вещества в компонентах экосистемы и в экосистеме в целом. Любое нарушение экологических условий, в том числе антропогенное воздействие, изменяет интенсивность и направленность потоков вещества и энергии, нарушая режим функционирования экосистемы [1, 2, 6-8, 19, 21, 22]. Наибольший ущерб лесам наносят пожары, изменяя структуру лесных экосистем и определяя их динамику.
Одной из задач исследования антропогенной дигрессии в лесных экосистемах Центральной экологической зоны (ЦЭЗ) Байкальской природной территории явилась количественная
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 08-04-00027а) и интеграционного проекта СО РАН № 50.
оценка динамики органического вещества (ОВ) в растительности и почве. Гетерогенность ОВ почвы по генезису, биохимическому составу, морфологической структуре, устойчивости к биотрансформации и внешним воздействиям обусловливает необходимость его разделения на легкогидролизуемую и стабильную фракции [3]. В состав легкоминерализуемой фракции входят компоненты, активно участвующие в обменных процессах между фитомассой растительного блока экосистемы, гумусом почвы и атмосферой. К ним относятся фитодетрит на поверхности почвы (валеж, лесная подстилка) и в её толще (корневой детрит), биомасса микроорганизмов (Смб) и почвенных беспозвоночных, легкогидролизуемая часть собственно гумуса почвы вместе с новообразованными гумусовыми веществами разлагающегося фитодетрита - подвижное ОВ (Сподв). Лесную подстилку - неотъемлемый генетический горизонт, часть гумусово-аккумулятивной толщи почвенного профиля, как правило, представляют морфологически четко диагностируемые подго-ризонты из органических остатков растительного
происхождения, в разной степени измененных процессами биоразложения: OL, OF и OH. Корневой детрит, как и подстилка, неоднороден по составу и степени изменения процессами биохимической трансформации. Он подразделяется на мертвые корни и фракцию "прочий корневой детрит" (или "прочая мортмасса").
Стабильная (устойчивая к биотрансформации) фракция ОВ почвы представлена гумусовыми веществами (Сстаб). Она характеризует типовые признаки почв, формирующиеся в течение длительного времени, и обусловливает окраску, структурный состав, гидротермические и физико-химические характеристики почв, емкость поглощения, буферность, потенциальные запасы элементов минерального питания и азота.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились в средневозрастных и приспевающих светлохвойных насаждениях Голоустненского лесничества Иркутской области. Пробные площади заложены в буферной зоне Прибайкальского национального парка. Поскольку лесные массивы в ЦЭЗ наиболее пострадали от лесопирогенной аномалии 2000-2003 гг., эти пробные площади репрезентативны в отношении основного деструктивного фактора (пожаров) антропогенной дигрессии. Лесоводственно-такса-ционная характеристика насаждений на пробных площадях приведена в табл. 1.
Первая серия пробных площадей (пр. пл.) заложена в высотно-поясном комплексе подта-ежно-лесостепных сосновых лесов, в сосняке осочково-остепненно-разнотравном (восточный макросклон Приморского хребта). Пробные площади расположены на шлейфе в нижней части юго-западного склона крутизной не более 5о, с абсолютными отметками 555 м над ур. моря. Здесь в июле 2003 г. возник крупный пожар, от которого повреждено около 800 га лесных насаждений. Пр. пл. 1 отражает характерную обстановку низового пожара средней интенсивности. После пожара 5-летней давности на стволах деревьев отчетливо заметны огневые повреждения. Средняя высота кольцевого нагара составила 1.1 м. Прогорание поверхности почвы неравномерное, следствием этого является неравномерность в распределении растительного покрова - проективное покрытие колеблется от 30 до 50%. Наиболее затронутые огнем участки зарастают кипреем (Chamerion angustifolium), других видов сорного и гаревого разнотравья нет. Преобладают виды лесостепного комплекса с небольшим обилием (sp): горошек однопарный (Vicia unijuga),
горошек многостебельчатый (V multicaulus), чина низкая (Lathyrus humilis), ирис (Iris ruthenica), астра альпийская (Aster alpinus), герань ложноси-бирская (Geraniumpseudosibiricum), подмаренник настоящий (Galium verum), прострел (Pulsatilla flavescens), осока стоповидная (Carex pediformis), костяника (Rubus saxatilis), купена душистая (Polygonatum odoratum), полынь пижмолистная (Artemisia tanacetifolia) и др. Небольшими пятнами отмечены виды боровых местообитаний - од-ноцветка (Moneses uniflora), гудайера (Goodyera repens). Подлесок представлен единичными экземплярами спиреи средней (Spiraea media); имеются редкие всходы сосны. Моховой покров в виде небольших пятен сформирован возле стволов деревьев и образован ритидиумом (Rhetidium rugosum). На данном участке пожар повлиял на степень развития и снижения жизненности травостоя и его обилия, наблюдается некоторое обеднение его видового состава. Однако все эти изменения не носят необратимого характера.
Пр. пл. 2 рассматривается в качестве контрольной. Судя по объективным внешним признакам, участок пройден очень слабым низовым огнем; это окраина пожарища, где кромка огня была угасающей, несплошной. Высота кольцевого нагара на деревья, попавших в зону распространения огня, составляет 0.3 м. Напочвенный покров обгорел фрагментарно, образовалась своеобразная мозаика участков с преобладанием негоревших фрагментов. Древостой с неравномерным распределением деревьев представлен редкостойным сосняком с примесью лиственницы. Травостой подтаежно-лесостепного облика с включением степных видов. Общее проективное покрытие 80%. Доминируют осока стоповидная, горошек однопарный, прострел, костяника, герань ложносибирская. Достаточно обильны полынь Гмелина (Artemisia gmelinii), ирис, горичник байкальский (Peucedanum baicalense), борец бородатый (Aconitum barbatum). Подлесок из единичных кустов спиреи, кизильника (Cotoneaster melanocarpus). В почвенном покрове пробных площадей распространены серогумусовые типичные темнопрофильные почвы [9, 10].
Вторая серия пробных площадей заложена в высотно-поясном комплексе таежных сосновых лесов, в сосняке рододендроново-бруснично-разнотравном. Они расположены в средней части склона восточно-северо-восточной экспозиции крутизной 15о, с абсолютными отметками 730 м над ур. моря и отличаются по интенсивности пожара, прошедшего в 2003 г. на общей площади 20 га. Наличие минерализованной полосы отделяет горевший древостой от незатронутого пожа-
ЗАПАСЫ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ Таблица 1. Лесоводственно-таксационная характеристика насаждений на пробных площадях
Номер пробной площади Вид и интенсивность пожара Состав древостоя Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Сумма площадей сечения, 2 -1 м2 га 1 Полнота Запас древе- 3 сины, м3 га-1 Отпад (усохшие деревья), 3 -1 м3 га-1
1
2к
3к
4
5
Сосняк осочково-остепненно-разнотравный
Низовой, средняя Низовой, низкая
Без
пожара
Низовой,
средняя
Низовой,
высокая
65 65
20.5 20.1
23.3
22.4
24.8 25.6
5С 5Л
4С 6Л ед.Б
Сосняк рододендроново-бруснично-разнотравный 8С 2Л + Б
8С 2Л ед.Б 9С 1Л
95 95 95
23.1
22.2 21.6
25.4
24.7
23.8
30.7 28.7 25.5
0.68 0.70
0.88 0.82 0.73
277 289
345 323 284
ром, в котором была заложена контрольная пробная площадь 3. На пр. пл. 3 древостой подвергался давним по времени пожарам; об его отсутствии в последнее время свидетельствует обомшелый валеж, покрытый гипновыми мхами (Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi), и подрост кедра (Pinus sibirica), высотой 1-1.2 м, хорошего состояния с нормальным приростом по высоте. Подрост сосны (Pinus sylvestris) представлен с меньшей численностью, в подлеске - единичные экземпляры кизильника, спиреи и густой полог рододендрона даурского (Rhododendron dauricum). Травяно-кустарничковый ярус равномерного сложения, проективное покрытие 60-70%, с заметным доминированием брусники (Vaccinium vitis-idaea), осочки (Carex pennisetum), ириса. Прочие виды необильны, представлены разнотравьем, типичным для подтайги (чина низкая, горошек однопарный, подмаренник северный (Gallium boreale), костяника, прострел, ветреница длинно-волосистая (Anemonastrum crinitum), герань лож-носибирская, ястребинка (Hieracium umbellatum) и др.). Видовой состав достаточно велик. Мхи на почве распространены очень небольшими пятнами (Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum). К обомшелому валежу приурочен багульник (Ledum palustre).
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.