Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛОК В ЕЛЬНИКАХ ЮЖНОЙ И СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ СОЮЗА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛОК В ЕЛЬНИКАХ ЮЖНОЙ И СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ СОЮЗА"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА,ОРДОНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ, ОРДВНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. II. В ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

ЩЕНИНА Татьяна Григорьевна

УДК 631.41

ГЕЩ1ИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛОК В ЕЛЬНИКАХ ШНОЙ И СРЕДНЕЙ ТАЙШ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРЙГЮШИ СОЮЗА

Специальность 06.01.03- почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1989

Работа выполнена на кафедре облиго почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета иы. М.В.Ложшосош

Научный руководитель- доктор биологических наук* ведущий

научный сотрудник В.Д.Васильевская Официальные оппоненты- доктор биологических наук

Л.О.Карпачеьский кандидат биологических наук А.А.Лысиков

Ведущее учреждение- Институт лесного хозяйства ДВНЦ

АН СССР I г, Хабаровск ) Защита состоится р,,,, г. в [§ часов в

аудитории Ы-2 на заседании спецналкзированного совета по почвоведению К 053.05.16 в ЦГУ им. и.В.Ломоносова на факультете почвоведения

Адрес: 119699, Москва Ленинские горы, МГУ,

факультет почвоведения С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения л Автореферат разослан

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссер-тадеи на заседании специализированного Ученого совета по =*очвоведению в МГУ или прислать отзывы на автореферат в ... . „ экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 119899, ГСП, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения. Ученый совет

.¡и ■ -кретарь : ПРЯНОГО СОР' /сО' УР^_Г. В. М ОТу 3 0 ва

Актуальность тещ. Изучение лесной подстилки- важнейшего генетического горизонта лесных почв, представляет как естественно-научный интерес, так и практический, поскольку лесная подстилка в знячитель ной степени характеризует лесорастительные свойства почв. Следует отметить малое количество комплексных исследований, которые бы вклг чяли особенности морфологического строения, химический состав, характер органического вещества подстилок и их связь с гумусом минеральной части профиля почв. Такие исследования необходит для решения вопросов генезиса и классификации подстилок, а также для установления соответствия типа подстилки и условий местообитания.

Цель и задачи исследования. Целью работа явилось выявление основ ных особенностей формирования лесщх подстилок в ельниках школ и средней тайги Европейской территории Союза í ЕТС ), установление связи их генезиса с типом леса, гидротермическими и почвенными уело виями. Соответственно были поставлены следующие задачи: I) на основе морфологического строения провести группировку подстилок в различных типах местообитания южной и средней тайги; 2) изучить химический и биохимический состав подстилок выделенных групп; 3) из;"»'1' особенности формирования гумусового профиля почв в сеязи с харчкт^ ром лесной подстилки; 4J на основе изучения химических сисйсте и характера органического вещества подстилок выделить количественные критерии их группировки; 5) проверить степень различия подстилок г> разных типах леса, выделенных по фито ценотиадским признакам и условиям местопроизрастания; 6) выявить изменение морфологии, химического состава и свойств подстилки в ходе зарастания вырубок словник сами.

Научная новизна. Подробно изучены лесные подстилки в ельниках юг ной и средней тайги на территории Костромской к Архангельской облз -стей. Предложено.использовать количественные химические покаяятрл?! ( ЕЙ, С: К, Са: Ре, С:зола, лигнин: угле воды и др. ), л оэр оляпке отгнить условия и характер трансформации растительных остатков в пол-стилках и определить их групповую принадлежность. Установлена святъ процессов преобразования органического вещества б подстилке с характером гумусового профиля почвы: внутрилочвенное гумусо об р ал о в акие и гумусонакопление соответствуют подстилкам, отдичащимся минимальной кислотностью, повышенной зольность», значительной долей кальция в составе золы. С помощь» диеяриминантного анализа на основании лсполь знания большего количества признаков установлено различие подстылог принадлежали« разным типам ельников. Выявлено изменение свойств и

строения подстилки при возобновлении еловых лесов после вырубки.

Практическая значимость. Региональная группировка подстилок с подробным комплексным изучением их свойств и строения может рассматриваться как источник информации для последующего построения формализованной классификации подстилок. Изучение свойств подстилок в лесах разного возраста (,5т вырубки до зрелого древостоя ) показало, что максимальные запасы органического вещества и биофильных элементов соответствуют 10-15-летнии ыелколиственным лесам. Рекомендуется учитывать это при сельскохозяйственном освоении лесных земель.;

Алробаци^ работы. Основные результаты работы доложены на IX и X .конференциях молодых ученых факультета почвоведения ИГУ (1987)1988 гг. ), ка заседании кефедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ. ■ _ "

Публикации^ По результатам исследований опубликовано 2 работы, 2 работы находятся в печати.

- Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, приложения; содержит машинописных страниц, рисунков, таблиц} список литературы из названий-С из них зарубежные)."

ОСНОВНОЕ ССШЕРМАНИЕ РАБОТЫ Глава I. Современное состояние проблеш исследования '"*.'.

лесных подстилок " . ■ .

В лесном почвоведении изучению подстилки уделялось и уделяется пристальное внимание отечественными и зарубежными исследователями. Однако,остаются дискуссионными и недостаточно решенными следующие вопросы: I) не выработано единой удовлетворительной системы классификации подстилок; 2) отсутствуют объективне й надежные критерии диагностики и классификации подстилок; 3)недостаточио сведений по сравнительному изучению сашх-разнообразных свойств подстилки и гумуса в почвах под ними. В работах ведущих специалистов в области лесного почвоведения { Карпачевский* 1981,1983; Чертов,. 1981; Зонн, 1983; И: в, 1956,1983; Сапожников, 1983,1985,1907 и др. ) особенно под-, ч^^кии^тся необходимость изучения подстилок с целью создания их региональных группировок м в дальнейшем построения единой формализованной классификации..

Глава 2. Природные условия и почвы районов исследования '

В главе приводятся сведен«!"о климатических условиях разложения растительных остатков е подстилках I т&бл. I Освещены танке дру- ;

гие условия почвообразования и дана характеристика почв в районах исследования*

* Таблица I

Некоторые характеристики климата в районах исследования

Район исследования '¡Период с темпера-:Сумма тепла ¡Количество

Iтурой выше 10ч :за период с ¡атмосферных : [ дни ) :температурой ¡осадков (ми)

Костромская обл., Ман-туровский район t «иная тайга } 120 ' I700-I80G 555

Архангельская обл., Плесецкий район х средняя тайга J 95 1200-1350 525

Глава 3. Объекты и метода исследования

Материалом для диссертации послужили образца подстилок и-почв, собранные в ходе маршрутных исследований на территории южной ( Костромская обл. ) и средней (Архангельская обл. } тайги за период 1985-1988 гг. В полевых условиях на территории Костромской обл. было описано 68 пробных площадей, характериэукцих различные типы местообитания ельников и их производных после трубки. Полевая морфологическая характеристика подстилок и почв позволила сгруппировать подстилки по сходству и различи© их генезиса в 'зависимости от типа биогеоценоза. Среди вышеуказанных пробных площадей детальному изучению подвергались подстилки и почш, наиболее типичных для обследованной территории местообитаний: 1-р.36К ельник кисличник дубравно-травшый, почва- дерноЕо-глелкоподзодистая пчечан&я на короне; 2-р.37К ельник чернично-ыохешй, почва- подзол глубокий ¡'ллавиально-гумусо-ЕО-келезт. л>й песчаный на песках; С- р.ЗЭК ельник кнсличио-сфагновый> почва- де р:! о в о~т дкоподс ол ист а я пробильно-глее^ая супесчаная на двучленных отлокениях; 4- р. 64К ельник кисличник, почва- дерлово-келко-подзолистая легкосуглинистая на двучленных отделениях. Основные исследования подстилок и поча с раНоле ерс-дней тай г;; бал;' проезде ни ка следута;:1х объектах: I- р.ЮХА слын:к черничник, 2- р.12£'А ельник травлшй, 3— р. 130А ельлик кисличник, произрастащ:;« б еднотлпньа почвенных услоЕ.'.нх на■келконодзсякстых супесчаных лотках, подстила-сьих карбонатной лочвообразую^ей породой; 4- рЛ07А ельник доягомош-"" няк, почва- торфянисто-мелкоподзолкстая поверхностно- глеевая легкосуглинистая на двучленных отложениях.

На п^1:.:сре иг.нэй тайги был подробно иэ.учен характер изменения

стилок и почв в ходе сукцессии елошх лесов от вырубки к арелоцу цре восток. В автоморфных условиях ( иллювиально-гумусо во-же лей и стые подзолы на нескм ) исследовали последовательность от березняка раз-н¡/гданного до ельника эеленомошника, а в полугидроморфных ( болотно -подэолиете почвы различной степени оподзоленности и оглеенности на двучленных отложениях )- ряд от березняка кипрейного до елово-осино-вого леса. Точная датировка времени шрубок контролировалась по данный лесотаксационных описаний.

Отбор образцов подстилок производился шаблоном 20x20 см на участках с наземным растительным покровом, преобладающи а данном типе леса. Типичность подстилки для данного местообитания проверялась тю щадным изучением её морфологического строения и измерением мощности ь 10-20-кратной псвтсрности.

Лабораторный анализ образцов проводился ло общепринятым методинан ( Аринушкина, 1970; Гришина, Самойлова, 1971; Пономарева и соавт.. 1975; ГОй 26107-84 ). При получении данных, характеризующих сое-к яние органического вещества подстилок, содержание специфичес1сих гумусовых соединений определяли по результатам 0,1 и ХаОЯ штшкн из образцов нижних подгоризонтов подстилки I 03 или 0203 ). Г.о результатам этой вытяжки получали также данные для вычисления показателей гумификации органического вещества подстилок [ Йономареьа, Николаева, 1975; Горелова, 1982 ), Содержание неспецифических органических компонентов определяли по результатам гидролиза 72% серной кислотой. При гидролизе кислотой такой концентрации в раствор переходят полисахарцци ( гемицеллюлоэы и целлюлоза ), белки, а негидролизу еиый остаток представлен лигнином { Иласон-дигнин ) и гумусовыми соединениями. Кислотирастворимая часть лигнина определялась в гидролиз а те спектрофотометрачески при 205 нм.

Обработка данных доводилась на ЭШ ЕС-73УЫ с помощью стандартного пакета программ.

Глаьа 4. Характеристика лесных подстилок £лшой и средней тайги

.....рушыроьки подстилок таной и средней тайги 1£,ТС приводится

ь табляде I. Особенность») подстилок на изученной территории является грубогуцусный характер органического вещества б них, что является отражением оби^х гидротермических условий разложения. Специфика процессов трансформации стада, связанная с типом леса, почвенными условиями, обусловливает формирование различных профилей подстилки, отличающихся ь значительной степени по характеру нижнего подгоризонта. осно^.' разделения слоев 03 I пли 03т ), АТ, 0£Л ( или 03А )

Схема группировки подстилок

Таблица 2

Условия увлажнения

Название подстилки

Строение подстилки

Автопарк ме

Полугедро морфине

Гвдроморфньге

01-02-или 01-02 -02 01-02/03 или 0I-G2A 01-02-03 или GT-02-03A

О1-02-03т или 0I-02-AT

01-С;-.т или Й-02т-«2'г 01-02т-03т или 01-02т-АТ TI-T2

Грубогумусные Грубогумусные мулле шв Грубогуыусные перегнойные

Грубогумусные торфянисто -пер»; гнойные Торфянист о-груб огукусные Торфлни сто-грубогуму сше перегнойные ; Торфяные '.. " '

примечание: индек™тп в обозначениям ледгоризонтов 02т и СЗт свидетельствует о наличия признаков оторфованкоста

брали содержание - в них "сырой" золы < остаток после прокаливания при 450° ). Горизонт диагностировался как 03 при величинах "сырой" эолы меньше от веса, как AT- при значениях 65-65* и 02А { или ОЗА )- при: величинах, прерышащих S5>. Зачасти характер нижнего пгщ-горизонта подстилки определяется визуально из морфологнческоцу строении уже в полесих условиях. Првдютад схема группировки подстилок позволила нам удовлетворительно сг.исивать и диагностировать подстилки в районах исследования. . 1

На 68 пробных площадях в шной тайге изучали соответствие типов подстилок с почвенным покровом и типа!.ш леса, Грубогумусные подстилки соответствуют прей куще ственад песчаным подзол дм хоршо. дренированных территорий, а. грубогумуяяаде перегнойные подстилки принадлежат разнообразите подзолисты« и дерне ео-еюдзолистым почвам на двучленных отложениях. Встречейтсд телада подстилки в ельниках черничко-моховух, -зелеыомоиниках, кисличниках, а также во вторичных мелколистсенних лееах. " ГруЗогукуо t:e тгуллеще подстилки формируются под ельниками ¿■- 1 гатым раэкотргш-ск к подтеком из широколист ванных пород. Эти по хил к и от!?оч;?х1т д -подзол:; с Тим почвам. Подстилки переувлаж-HiiiHtix шлт о обитаний оЗразуэтся прешугр отменно под ельниками чернич-вд^ли, чёрнично-мохо-Еа»1"а, травяно-сфагновымк, хислично-сфагношкк ■л ооотеетстзутзт белотно-подаолистам почвам. Торфкныз подстилки - в v.Ti.-HHKax c^aï'Horiac на Солотшх почвах.'.

данныз по ме-цчсс.ги подстилок на к^иеукаэанкых 68 пробных лло/цадях сг'детелыл'чуст о -."ом, что внутри ш/:ед5ш-:кз: груш коэффициент гарь-

-б-

ировашя гюказ&телш мощности сильно различается и составляет 17-53$. Достоверные отличия подстилок выделенных груш I Р=0,95 ) отмечаются только для грубогумусных муллевых подстилок ( рис.1 ), для других групп различия по мощности на такой уровне не устанавливается.

ф2

^ >-- | 16

0 2 4 6 8 № 12 14 .16 18 20 22 24 26 см

1-1-1->-1___I_I_I_I_I 1,1 I

Рис.1 Доверительны« границ ( Р»0,95 ) мощности различных груш подстилок. Поперечной чертой показаны средние значения мощности. I- грубогумусны е подстилки { п*5 ); 2- грубогумусные перегнойные ( ); 3- грубогумусные мулле вые 4 п*б ); 4- торфянисто-грубо-гумусные перегнойные ( п=7 ); 5- то р$янисто~грубогумусные С п»19 ); 6- торфяные I п*8 )

Названия и некоторые характеристики подстилок в ельниках, выбранных для подробного изучения, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Некоторые характеристики подстилок

Южная тайга

36К ельник кисличник Грубогумусная I 24,2 4,40

дубравно-травяный муллевая

37К ельник чернично- Грубогумусная 6 12,4 4,23

мохсеый

39К ельник кисличш- Торфянисто- 7 60,2 3,5-1

сфагноеый груоогумусная

64К ельник кисличник Грубогумусная 7 81,4. 3,33

мера вопокровный уч-к

Средняя тайга

ИЛА ельник черничник Грубогумусная 5 3,5?

107а ельник долго- Торфян исто-грубогу- 10 94,2 з.зи

мусная перегнойная

"г-ник траьяный Грубогумусная 3 2Ь,4 4,34

муллеьая

13Од ельник кисличник Грубогумусная 3 31,6 3,7С

х/- запасы подстилок дшш без минеральных ПрИ№ Сг 11 ничьи

Иинимадьные запасы и мощность подстилок соотъетстьуьт, как правило, грубогумуешм ыуллеьым подстилкам, а макеималии ' тирфшшетым.

Большими запасами характеризуются подстилки на мертвопокровных учает-ках ^ р. 64К ); Изученные подстилки характеризуются сильнокислой реакцией и ненасыщенностью основаниями. Наибольшей кислотность» характеризуются подстилки полугядроморфных условий местообитания, а также подстилки под мертвопокровными участками. Это связано как с образованием сильнокислых продуктов разложения, так и с крайне недостаточным содержанием щелочно-земельных элементов в опаде. Максимум кислотности соответствует, как правила, средним ферментативным слоям подстилки, где наиболее интенсивно протекают процессы разложения органики* Наибольший градиент послойного изменения рН характерен для подстилок, отличающихся интенсивной трансформацией спада ( грубогу-мусные муллевые }, тогда как в подстилках переувлажненных местообитаний кислотность по мере разложения может даже уменьшиться.

Подстилки в изученных фитоценоза* значительно отличаются по содержанию в них химических элементов.. Различия по содержанию таких элементов как калий, кальций, марганец отмечаются уже в верхних1 горизонтах (01 подстилок, что связано с видовым составом опдца в различных типах ельшков. По мере разложения различия в содержании зольных элементов в слоях подстилки ещё более увеличиваются. Б таблице 4 приводятся данные средневзвешенного химического состава подстилок разных типов местообитания ельников в природных условиях южной и средней тайги. Как видно из таблица, низким, содержанием кальция -отличаются подстилки переувлажненных территорий ( рр. 39К, 107А )также подстилки мертвопокровных участков, где разложение имеет специфические особенности, обусловленные характером преимущественно хвойного олада, а такие, вероятно, другими условиями увлажнения. Согласно нашим данным было замечено, что низкое содержание- кельция в подстилках, как правило, соответствует повышенной концентрация в икс железа С табл. 4 }, В связи с этим для всех подстилок был рассчитан показатель отношения Са : Ре. Приближенно можно считать, что отношение 1,а : Ре меньше I характеризует подстилки торфянистых групп у Ситочно ; ед;укненшх местообитаниях, а также подстилки на мертв ог. л кровник участка, >: а растеризуемся специфическими условиями разложения ограда.- ■■

Интенеизноств процессов трансформации оизда ь подстилках отражается показателями С : Лг н С : "чистая" зола. Б первую очередь вели-чкна С : ^ повисит от кл:№ап;чоеу:;1х г * ад роте адских услоаий разложения. Д.1Я слы;ик-,)Е юткотаёжной зоны С :„У меняется от 20 до 29, а для средней т^'.'г/. онм ^яет 35-42 Кп^лальш.ч показателе:.-. С ; ^

. Таблида 4

Химический состав подстилок ( % на а,с. вещество ' без минеральных примесей почвы )

№№ разрезов, тип леса

il

Ц

Са

Un

Ре :С;зола:

¡Отношения" :элементов

Са:Ре:СЛ ———t—, ..

Сжная тайга

ЗОН ельник кисличник дубравно- , травяныГ 2,79 0,13 0,25 0,15 0,66 0,88 0,44 4,6 2,1 22 37К ельник чер- . нично-моховый 1,84 0,11 0,20 0,06 0,45 0,40 0,39 4,3 1,6 29 ЗЭК ельник хис-

лично-сфагновый 1,92 0,12 0,19 0,06 0,25 0,02 0,62 7,8 0,4 28 64К ельник кисличник (мертво-

покровный уч-к) 2,00 0,08 0,20 0,10 0,29 0,07 1,12 7,6 0,4 £3

Средняя тайга

101А ельник черничник IÛ7A ельник долгомсшник I£9А ельник травяный IjOA ельник кясдлчник

1,50 0,16 0,18 0,11 0,41 0,15 0,41 10,6 1,4 40

1.53 0,17 0,17 0,15 0,28 0,03 0,60 12,2 0,7 38 1,87 0,17 0,22 0,13 0,45 0,19 0,48 8,3 1,8 35

1.54 0,16 0,22 0,13 0,43 0,13 0,58 10,2 2,0 42

х/- атомные отношения элементов

характеризуются подстилки с благоприятными условиями протекания процессов преобразования опада 1 грубогуыусные муллевые )'. Показатель С : зола яелязтся свидетельством степе)¡я иинорализацни подстил;«.: Самый низкйй показатель С ; зола установлен для грубогумусных мулле-вых и грубогумусных перегнойных подстилок, высокое отношение С : зола характеризует подстилки торфянистых групп.

Таким образом, подстилки в различных типах местообитания ельников на территории ианой и .средней тайги ЬТС значительно различаются по логическому' строению, химическому составу и свойствам. Помимо .^.-а., рис тики морфологического строения при диагностике групповой принадлежности подстилок могут быть использованы показатели кислотности, отношений С Са : Ре, С ; зола.

Глава 5. Органическое вещество подстилок и его роль в формировании гумусового профиля почв' таёжной зоны

Подробное изучение органического вещества подстилок было проведено для подстилок ельников средней тайгн ( таблиц* 5,6 ). Совместное,

Таблица 5

Характеристика специфических гумусовых веществ из нижних подстилочных горизонтов 03 или 0203

1№ разрезов, тип леса

• * :СрК ! 0,00156 ГК —Ю0:Е43О т> : общ : i см гк 1 Показатели гумификации

ФК ; Iх Пхх

9,6 0,09 . 0,9 0,9 21

11,1 0,09 1.0 1.0 32

11,2 0,06 ■ 0,9 0,7 30

9,0 0,07 0,8 0,6 25

IQIA ельник черничник

IQ7Á ельник долгомшиик

129А ельник травяный

I30A ельник кисличник

19.4

23.5 23,2 21,2

х/- показатель гумификации по Гореловой I 1982 ); хх/- показатель гумификации по Пономаревой и Николаевой ( 1975 )

Таблица б

Неспецифические соединения органического вещества из нижних подстилочных горизонтов 03 или 0^03 ( % от воздушно-срсой массы без минеральных примесей почвы)

№ разрезов :Вещества

: гидролиз уеше тип леса ■ :725Г серной

:кислотой ;( Углевода )

Негцдролиэу-;Кислото-;,, :Кислото-

ешй остаток¡раство- ;раство-

( Лигнин ) :РИ«*Й •

v «и™» i ¡лигнин ; :лигнин

: ; ; лигнин

101А ельник черничник

I07A ельник

долгомшник

129А ельник травяннй

130А ельник кисличник

40-,9 44,6 30,9 35,1

59,1 1,2 1,4 0,02

55,2 1.6 1,2 0,03

69,1 1,5 2,2 0,02

64,9 1,2 1,6 0,02

рассмотрение показателей гумификации по Гореловой С 1982 ) и Пономаревой, Николаевой ( 1975 ), что показано на рис. 2, свидетельствует о качественно разном характере процессов гумификации в подстилках разных типов местообитания. Гумификация в подстилках автомсрф-кого увлажнения ( р^Я 101А, 129А, 130А ) связана с процессами трансформации органического вещества в биологически активной среде, тогда

них подстилочных слоях 03 или 0203

как образование хороыо гумифицированного материала (высокие значена обеих показателей гумификации ) в нижних подстилочных слоях переувлажненных местообитаний вызвано, вероятно, преимущественно ^блотичеекима физико-химическими процессами,

Олрг: деление не специфических органических компонентой указывает на яоьывйнное содержание в подстилке под ельником долгокоанйком (р.1и7А) ячеств гидролизуешх 72л серной. кислотой. Относя их пре имущее геенн о ^ углеводам, имее.м в ельнике долгомоижике самое узкое отношение ллгшш : углеводы равное 1,2. Соотьетстьекно в ельнике трампом этот показатель максимален- 2,2, 0 иовмше нкой способности к деструкции лигнина в подстилках пе^еуилакненных территорий с^.^го.пое'г^ ,у»т ро-;улггаты определения подг'.'.жноио киел о'i о рас* воримог о одгнн^а. йлае-наллуашое показывает, чте качост'кенну разные прочем нресбрага!'«-ния о роаничоского рещ&стЕа 1> подсчмлкй^; г.г.тог/ур^го.х и гк'Л^гвдрожрф-кук ^ елсъий хорокс дна;-« о о 7 г руотс я по показателям отнешешкй- лигнин; у.'лоео.^: и ь-:с ло торао т б о р; лигнин : об-ди;'! лигнин. -

роль леоко!" г. оде'.'или:, как оси с иного источника гу:.:у--а Б среди?;: '.-зйге зепз«; ¿глеродв е подстилке ссст&с-

.'.■■^г го нпш::/ ддк;зчк о г ¿2 до с-г о-Г: ::;;:>: о оллс о тг углерода ь орглно-. ¿л-; кшкй та;"!.-;' .. • и ¡.■.■¿нош"?- ътс

. .••••>.> о с:;и:.ч: у. л: ■ ■ '¿г--:

.'ял^ь: ...его..:. ^ г.. л-:..-: г. ^ \ : " ■ ;тлг '.со: {< ; • лк.-; . •

территорий ( рр. ЗЭК, 107А В групповом составе органического ье-щества подстилок обеих подзон преобладает группа трудногвдролизуе-мого остатка, содержание которого составляет особенно значительную величину в подстилках средней тайги- 49-65%. Образование в подстилках двухкомпонечтной систеш гумусовых кислот приводит к примерно равному соотношению новообразованных гуминовых кислот и фульвокислот. Тип гумуса в подстилках исследованных еловых лесов оценивается как фульватно-гуматный или гуматно-фульватный. Особенность» подстилок средней тайги является пониженное содержание гумуеошк кислот. Так содержание гуминовых хисдот в подстилках ¡одной

тайги составляет 31-33% от общего углерода , тогда как длл средней тайги эта величина соответствует 17-25%.

Во фракционном составе гумуса почвенного профиля преобладает свободные и связанные с полуторными окислами гумусовые соединения. Особенностью почв среднетаёжной подзоны является накопление фулъвокислот, связанных с кальцием, в месте контакта верхнего наноса с шдан<-и карбонатной часть» двучленной почвообразущей породы.

Анализ распределения гумусовых кислот по профилю почв показал, что в условиях средкетаёамых ельников одновременное участие гуминовых и фуль»окислот формирует слой 20-30 сы. Другая картина наблюдается в почвах под шкот&ёжными ельниками, где гушноьые кислоты участвуют в формировании орган¿профиля на глубину до 50-60 см. Ь гидротермических условиях шной тайги происходит более быстрое и полное высвобождение подвижных соединений, и .соответственно,уьеличп -вается их вклад во внутрипочъенное г уму с о образован не и гумуеснакои-ление. Особенно заметно ото проявляется ь почвах под ельниками с благоприятными условиями разложения онада. Рассмотрение распределения запаса углерода отделы них груш органивдскосо вещества ь подстилке и минеральном профиле I рис. 3 ) подтверждает это. Ё разрезах, где отмечаются грубогумусные ыулловые подстилки ( ЗоК, 129А ), уг-герод гуминоьых кислот и трудно мофол и дуемого остатка аккумулирован ■1 минеральной ь.исти орган опрофшш. Напротив, преимуцестьенная аккумуляция гуминошх кислот и ьещесть трудногидролизузкого остатка ь :>ерхиеЬ органогенной части профиля отмечается для почь с другими юдстилками. Таким образом, состоянии гумусового правит в значитесь-юй егепопи ибуслоим-чю >1 инцицируотия сьойстьаш и характером лес-юй подстилки.

ва в подстилке и минеральном профиле. I- гуминовые кислоты;

2- ф ути, во кислоты; 3- трудногцдролизуедай остаток; 4- обцие запасы

углерода

Глаза и. Интерпретация данных химического состава, сьойстэ к характера органического вещества подстилок в связи с вопросами их генезиса и классикигйдаи

Аналитические материалы, характеризующие химические свойства и состав органического вещества подстилок а .различных тмах елвнякоь, позволили разработать некоторое количествен и;« критерии для их диагностики. В таблице 7 представлен эмпирический набор };;шическкх показателей для разделения подстилок на груш;;; а мг^г^^чч-нкне градации. Дри составлении таблица бшш использонгш-; <1 ргям^еотэ данные для подстилок б ельниках средней тайш.

Материал, 'характеризующий комплексно во й л^'К-^; г.од-

с тпл к и б 4 типах здышков сред::гй твГ^и, бяи: тгцзг; :ю

программ автоматической классификации I ш*..чот гшгр^-'л й.ОР, ?,; ) на СС1: "к- ;;;х!:р;;л;т;;антного анализа. Лослед^а'.'ельше ра-ге^ка'"прс— грамщ вариантами ( таблица Ъ ) г.ссеплйдо сцгкить со-

отЕегггЕИ! 1:р:м;у:лсиности подстилок в распух типах .слмга^гь .'с раз -группа:.:. Ь варианте I 100;^ рЕслгаа;.?ш аьтсч-;. п^ееко: о игз-делек;:.«. под;ч";:лок ¡р.т.а достигала для ельника ко.-л т.о.;': о ■ г.^лу-г/^рс::;;-^-;- с- яя ,1 ■ я признака.";!, обеопочкгик^и , г';.-..т;< ■. ■лч;:«

Таблица ?

Количественные критерии группировки подстилок ( на примере ельников средней тайги )

Группы подстилок

Р%С1

С

лг

Са Ре

_С_: Лигнин ¡ЦодьижностыСтепеш-

зола ¡Углеводы: лигнина* *гушф!

: кадии

Хх

РрубОГумуСШЛЭ

Грубогумуснце мулле ьые

Грубогуыуеные перегнойные

Торфянисто-груоогумусние

Торфпнисто-

груоогумусные

перегнойные

Автоморфные условия < 4,0 40 >1 20 1-2

> 4,0 35 <10 2 и>2

3,5-4,0 35 <10 1-2 ГЬлугидроморфИне условия

Слабая (0,02)

< 3,5 40 < 1 > 10

< 3,6 <40

НИ «Г «I

Средней [0,03)

Низ кан (£0)

Средина 130)

Низкая (20)

Средний (30)

Примечание: х/- в скобках приводится показатель отношения кислото-растьоришй лишни ; общий лигнин; хх/- в скобках приводился показатель гумификации органического вещества по {юномаревой и Николаеьои

показатели, как моицость, рН, содержание минеральных примесей и отношение С Из этого следует, что для разделения подстилок авто-морфных и полугндроморфшх условий с прмёнениеи использованной наш автоматической программы достаточно перечисленных показателей. В варианте 2, не смотря на малую представительность внутри груш { 4 ш-вторности ), разделение подстилок достигалось для всех 4 типов ельников, что, возможно, связано с большей информативностью вьедёных в список признаков новых показателей, являющихся характеристиками -органического ызщзства. Показателями, выделенными в этом случае, ста ли мощность, содержание минеральных примесей, показатель гумификации па Пономаревой и Николаеьой и весовое содержание углеводов. Наилучшее разделение подстилок I графическое изображение сашх чётких пространственных границ швду группами ) достигнуто в 3 варианте задачи, когда для разделения подстилок использовались преимущественно показатели, характеризующие качественно и количественно органическое вещество. Заметим, что в список наиболее информативных показателей!

Таблица 8

Результаты решения задачи дискриминанткого анализа

Показатели

Признаки, обеспечиваю разделение подстилок

вар.Iх .вар.г^.вар.З***

1.

2. 3. А. Ь. 6. 7. У.

9.

10.

11.

12.

13.

14. 10. 16.

17.

18.

19.

20. 21. 22.

23.

24.

21>. 26. 27.

ге.

29. 31.

0 о

01 .

Сч-.

Запасы, т/га

Запасы органического вещества, т/га Мощность, см *

рН солевой ■■

Содержание минеральных примесей, % Содержание фосфора, % Содержание калия, д> Содержание магния, % Содержание кальция, % Содержание железа, > Содержание марганш, % Содержание азота,'Л Содержание углерода, % Содержание ^чистой" золы, % ■ Запас ¿осфора, нг/га Запас калия, кг/га Запас магния, кг/га Запас кальция, кг/г2 Запас железа, кг/га Запас марганца, кг/га Запас азота, кг/га Затес углерода, кг/га у Запас чистой" золы, кг/гл Содержание водорастворимого углерода, % от общего углерода

серной кислотой, ,'с от оощого \т."опсда Оодер«ан;;е гукиношх кислот (ТК % от общего углерода Содержание й^лъвокислот ( ФК ), % от общего углерода Стисиение Ги ; '¿К 1 йксткккдая ■ О.иОК ГК

*ЧоО им, I ск показатель гумификации по ко лае гог!

показатель гумификации ш Гошлоьой 0.:-до лёг■здролизусмэгс сернс-я

к/слот:;! остатка, от сбие.го углерода !>. со [-со содержанке ге^ест б, гэдрализуе.'.мх "С. ссрн; г. кислоте г., "Я- от е.с, I

.сод*; ¡.н;г.к:;г нопцрс-М^зуег.^го остатка, с? в.г. массы , I л , ст в.с, :,асоы

+ +

+

.¡.о;

тксо-^'е

тч

азот

х'- ь .-..нал/;*. ¡^ у^ас; г.^мзателн 26,31,33,3-,,30,36 и;'. г;о пск;.о ххх/- ь ана.^зе учг.ств9-

вычисленных по программе автоматической классификации, вошла часть признаков ( С :W, рН, покартель гумификации ) из эмпирически разработанной таблица 7. Вместе с тем, применение использованного нами метода машинной обработки данных дополнительно показало информативность н значение таких характеристик подстилки, как мощность и содержание минеральных примесей.

Глава 7. Эволюция подстилок в ходе лесной сукцессии. Характеристика подстилок на вырубках разных стадий зарастания ( на примере южной тайги ]

Сопоставление коренных лесов и лесов на разновозрастных стадиях зарастания вырубок позволило выявить некоторые тенденции изменения морфологического строения; химического состава и свойств подстилок по мере формирования основного древостоя. На стадии молодого-10-15-летнего леса подстилки отличаются достаточно развитой войлочной дерниной из прошлогодних остатков травянистого покрова. Под дерниной находится органо-минеральный горизонт 02А, представленный остатками разлагающегося следа, а также бывшей лесной подстилки, которая сильно переметана с минеральными частицами почвы. Присутствие орга-но-минерального гор. 02А наблюдается до'стадии 30-летнего леса. Стадия 40-летнего леса е автоморфных условиях характеризуется появлением самостоятельного подгоризонта 02, а в полугидроыорфных- слоя гумификации 03. Минимальные запасы подстилки соответствуют 30-летним мелколиственным лесам, свидетельствуя об интенсивных процессах трансформации органического вещества.

В ходе сукцессии набладается ясная тенденция снижения в подстилках содержания Ре. которое изменяется в автоморфном ряду от 1,8 до и в полугидроморфном- от 1,3 до С,7. С возрастом леса отношение Са : Ре в подстилках автоморфного ландшафта увеличивается от 0,3 до 9,7, тогда как на переувлажненных вырубках оно изменяется от 0,4 до 0,7; На вырубках ранних стадий зарастания I 10-15 лет ), когда ■ опед представлен преимущественно остатками трав, наблвдается узкое от> ление С Восстановление основного древостоя сопровождается I.. „лирением этого показателя.

Расчеты запасов элементов показывают, что для вырубок обоих рядов увлажнения наблвдается значительная аккумуляция s подстилках таких эле- ш>в, как jj, Р, К, Ы9. Максимальные запасы этих элементов : соответствуют Ю-15-летнему возрасту вырубок. В условиях низкого естественного.плодородия подзолистых почв таёжной зоны можно рассматривать лесную подстилку как резерв зольных элементов, отчуждение которого крайне нежелательно.

■ в н в о д ы

1. Прсгедена группировка подстилок на основе их морфологии, внлв-"агатей профильную дифференциацию на гюдгориэонты. Доказаны возможности и особое значение для диагностики подстилок контактного с минеральным профилем подгориэонта 02 или 03.

2. При переходе от автоморфных условий увлажнения к гвдроморфнум ? ельниках тлой и средней тайги ETC наблюдается следующий ряд групп подстилок: грубогумусные, грубогумусные муллевые, грубогумусные перегнойные, грубогумусные торфянисто-перегнойные, торфянисто-грубог у-чуслые, т орф янис то - г ру бо г уму сны е перегноИные, торфяные.

3. Предложено использовать химические количественные показатели, ноэеолжщче оценить условия и характер преобразования растительных лстатко? в подстилке: 'рИ, G/tf ,Са/Ре, С/зола, лигнин/углеводы, кислот орастроримий лигнин/лигнин, степень гумификации органического вещества .

4. Порзэана роль избыточного увлажнения б процессах преобразование органического вещества подстилки. Процессы трансформации растительных остатков при переувлажнении характеризуются повышенным со-деянием в подстилке углеводов,а также повышенным выходом кислото-растеортих продуктов деградации ли гимна.

5. Погаэана различная интенсивность процессов Трансформации ор-гачииеегоге вещества роетителькчх остатков в подстилках южной и средней тайгп, связанна* с- климатическими условиями разложения. В гидротермических условиях иглой тайги происходит более быстрое и полное гысвобождение подвижных соединения, что способствует ^¡утрипочвенному г у ?/у с оо б разорению I! гумусонакопления.

u. Серокупиость процессов трансформации органического вещества ■ подстилке и её состав определяют характер гумусоЕсго профиля поч-

Под г руб о гумус и му.члевымн подстроками ( елсН.:*/11 кисличники, e^HfHfn луб pa f н о -vp а з ш и е ) идут процессы ш утр и; ю1-'---иного гуыусо-а г уму с он я коп то н и г,. Й других подстилках но воо браз О е ан— ине кислота а к ку мул ир с р »нн п р е и муще с т ве hi ;о в профиле само!1

г'MKiK определяя процесс поверхностного гумусообразования.

7. По результатам автоматической обработки данных по программе "".■r»;i.,Kv;!HSKTFiero акэлп.'ч сд'ляао заключение о существенном отличия ¡'■.•лгт-чг->(•:, iop'Tif^ га^гся г типах ельников. Наиболее значимыми

'Р'гнак^г'и. ; сумеет»;? л гаи ми нч'л.гучше^ разделение подстилок,являются *: отрл'-'.ч],;:? кт.^егтге^мо л количественно степень пресбразо-

v: i с ср..

^ v.;,-- -.т. го л^са после Ш£;бки подетил-

ка претерпевает эволюционные изменения, которые выражаются ь её морфологическом строении н химических свойствах. Подстилкам вырубок под мелколиственными лесами 10-15 лет соответствует максимальное накоплю -ние органического вещества и биофилъных, элементов. Значительные запасы в подстилках азота, фосфора, калия можно рассматривать как резерв при сельскохозяйственном освоении почв вырубок.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. К характеристике состава гумуса подзолистых лесных почв тнотаёжньк ландшафт ов// Вестник ИГУ серия Почвоведение, 1968, № Л

2. Характеристика лесных подстилок при зарастании вырубок вж-нотаёжной подзоны // Почвоведение, 1989, № 7 ( в соавторстве )

3. Типология леошх подстилок Костромской области / Тезисы докладов IX конференции молодых ученых ф-та почвоведения МГУ ( Деп. )

4. Характеристика лесных подстилок средней тайги Архангельской области / Тезисы докладов X конференции молодых ученых ф-та почвоведения МГУ 1 Деп. )

КУРСКОЕ ОШСШОК У11РАЛШКЁ СТШСШИ Урицкого, 5, К К Е Подписано к печата '' '

Зак. ___Тир. /сТ