Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЕЛЬНИКОВ НА ВЫРУБКАХ МЕЛКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЕЛЬНИКОВ НА ВЫРУБКАХ МЕЛКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ"

/3-22196

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ЛВДША, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛГЦИИ И ОРДША ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ вы. М.ВЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

ЛЫСИКОВ■АНДРЕЙ БОРИСОВИЧ

УДК 630?*181.343!6ЭС^18В.21:631.484

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ШН ВОССТАНОВЛЕНИИ ЕЛЬНИКОВ НА ВЫРУБКАХ МЕЛКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

Специальность: 06.01.03 - почвоведение

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1987

¿г

Работа выполнена в лаборатории лесного почвоведения и микробиологии Лаборатории лесоведения АН СССР

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация-

доктор биологических ваук А.Я.Орлов

доктор биологических наук«, старший научный сотрудник Л.О.Карпачевский

кандидат биологических наук Е.Ю.Якименко

ВНИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства

■ Защита .состоится ' ДЗ" 1дз5 г. в /-5 ^часов

на заседании специализированного совета К 053.05.1в по почвоведению в ШУ им. (Л. В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения*

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения М1У им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан

198?" Г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. биол. наук

Мотузова Г.В

_ йятгадьтр^тт. yo««, в документах, пронятых ПУП съездом КПСС ; серед утпдд iraaicTDCM поставлены задачи улучшения воспроизводства лесных ресурсов ж кнтенсжвеого использования земель лесного фонда. Вопросам первостепенна! важности дня зоны тайги является восстанов-лмдэ- адоЕОпродувдвшд еловых дрепостоев, которые в результате спхданоа рубки на больижг площадях сменились и продолжают сменяться «шиодисгвенвыни (с преобладанием березы). Происходящее upe смене- пород изменение условий почвообразования неизбежно влечет за собой жзмевенше хюопескнх и физических свойств-почвы» ее плодородия, от чего в балдой степени загасит успешный рост формирупце гося ель-ниш.. Поэтому весьиа важно оценить насколько бистро и в каком направления изменяются различные почвенные показатели при восстанов-лввки еловых фнтшенозов на вырубках в березняках.

Шениа, высказываемые ынопши исследователями по поводу влияния хвойных к лиственных пород на почву, часто оказываются противоречивши. Эта дискуссионная проблема нуждается в дальнейшем исследования, учитывающей особенности н разнообразие лесных биогеоценозов.

Б литературе за редким исключением не встрчается.сведений о тем, как влияют изменения свойств почвы, происшедшие при сдоне пород на возобновление к рост ели. Практически отсутствуют данные об изменении лесорастительных свойств почвы я подстилки ельников в зависимости от нх возраста и состояния. Выяснение этих вопросов представляется актуальным дня решения общей проблема быстрейшего восстановления продуктивных еловых лесов.

.Делц.д.дадачц исследования. Целью"исследования является комплексная оценка изменения почвенно-экологическях условий в результате смены древесных пород в лесных биогеоценозах. Были поставлены еле-дувдие задачи;

I. Изучить направление и скорость изменения химических и физд- ' ко—химических свойств почвы и подстилки при восстановлении ельников

"м> ;_Bz2èias,-

I ЦвЯТГ&бЫ'М

I ■i.ïiï'it.aa t-irï.~!i(!Ttiia '

< " ^ Л' "" a* N

1 - >-.■..-s.-s, t-i «:м 1 ,

после березовых лесов;: -

2. Оценить,.влияют ля и в какой мере изменения условий экотопа при смене пород на рост ели на ранних стадиях ее онтогенеза; t

3. Попытаться выяснить» является ли целесообразной примесь бе-резнв еловом насаждении для повышения его продуктивности и улучшения почвенного плодородия и при каких условиях.

Научная новияна. Установлено, что формирование молодых еловых древостовв на месте березняков уже через 6-7 лет приводит к изменению морфологии подстилки и верхней части" почвенного профиля, статистически достоверному' повышению кислотности почвы и содержания - обменных: катионов алюминия, и водорода, уменьшению количества поглощенных оснований и в некоторых случаях, - гумуса. Изменяется групповой состав калия и фосфора. ' "

Обнаружено ухудшение лесорастительных свойств почвы при восстановлении еловых древостовв» что выражается в. торможении роста ело-, в их саженцев разного возраста и понижении всхожести семян ели напотев и подстилке молодых ельников. Выявлены некоторые причины фи— тотоксического действия этих субстратов. Показано,, что' разреженные ельники старшего возраста, напротив, не оказывают отрицательного влияния на химические и лесорастительные свойства почвы.

Выяснена скорость эволюции лесных почв под действием смены пород.

ц i

Практическая ценность. Разработаны методики лабораторных и ве- '

гетационных опытов, позволяющих оценить фитотоксические свойства" • почвы и подстилки лесных биогеоценозов и специальных модельных опытов, показывающих связь состава лесной подстилки с почвенными свойствами. . '

■ Результаты работы могут быть использованы при составлении рекомендаций по породному составу лесных культур и составу еловых дре— ' постоев, формирующихся из сохраненного на сплошных вырубках подроста, ' а также для разработки мероприятий По повышению почвенного плодородия при плантационном выращивании культур ели.

fiTTportHjrcg рабрт^ы. Основные результатндяссертации были представлены на Всесоюзной конференции молодых ученых "Охрана живой природы" в Москве в 1983г., на УН съезде Всесоюзного общества-почвоведов в Ташкенте в 1985г.,,на 2-Й конференция молодых ученых Лабо— - ратории лесоведения АН СССР в 1985г., на 2-м Всесоюзном совещании "Общие проблемы бкогешенодогии" в Москве в 1986г.

4 ПтДлитгянтя пачудьтатов работы. По материалам диссертации опуй» ковано 6 печатных работ,,из них 3 статьи; Х'статья принята к печати.

' Структура диссертационной работа. Диссертация изложена на /6/ страницах машинописного текста, состоит из введения»? глав, заключения и: выводов* Иллюстративный материал включает 59 таблиц и рисунков. Библиография содертит 290 наименование, в том числе 60 работ зарубежных авторов. ■■

СОВРЕМЕННОЕ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

- В связи со сшгошншля рубкаык на больших- площадях в таежной зоне становится все более актуальной проблема восстановления цен—1 ных еловых древостоев. Вопросам изменения почвенного плодородия при смене пород, влияния ели я березы на почвенные показатели посвящено, много публикаций. Большинство исследователей- придершгвае^-ся взгляда, что действие этих.пород на почву во многом различно: береза улучшает морфологические, химические и физико-химические свойства почвыi ель же ухудшает.(Родэ, 1937; Ремезов, 1952, I95G; Зонн, 1954» 1963; Градусов,. 1958; Пономарева,.1952, 1972;:Шумаков, 1963;: Фирсова, 19С4;-Ва!чис, Онюнас, 1968, 1983; Винокуров, Миронов,. 1968;Блинцов,1971; Холопова, 1979, 1982;Мелехов, 1980 и др.^ Однако,.на этот счет существуют совершенно противоположные мне- -ния ( Погребняк, .1948; Турский, 1954; Розанова, 1955; Зонн, I9G0; Смирнов,.1961; Сапожников, 1967, 1972; Старченко, Смольянинов, ICSI; Карпачевский,. 1985; ChaCtinor, 1968;. №tCw, X9Ö4; C»or , 1935 и др.). Анализ опубликованной литературы показывает, что изучение иоч-

воизмеаяадего действия того или иного насаждения следует проводить комплексно, обращая внимание на солутствушиа факторы почвообразования и особенности самого древостоя* Только при таком подходе можно детально разобраться б вопросах влияния леса ва почву,, до сих пор остающихся дискуссионными.

Изучению воздействия почвы березняков и ельников на развитие ^ растений посвящено небольшое число работ (Сирсова, 1964; Воронкова, 1968, 1972; Яруткин,-1974; Ьа«£г» 1953; Вив^Ы ,1953)♦ Недостаточно освещены в литературе и вопросы изменения лесораститалышх свойств почвы и'подстилки при смене пород. .

Среда возможных причин ухудшения ле сорастительных. свойств почвы (в том числе в еловых лесах} в большинстве случаев называют об-* разевание и накопление фитотоксических соединений разного происхождения, а также повышенное содераате некоторых элементов в подвижной форме (Кауричев, Фролова, 1905; Токин, 1971; Иванов,1973; Берестецкий, 1978; Новицкий; Крупина» 1978; Райе, 1978; Александрова, 1983; ГродзннскиЙ,; Головко, 1983; Потер , 1962; пек ,1971; РпаШЧ 6>уоп,. 1979; К^Ьаш » 1984-И'др.)ЭТО может прй--

водить «'снижению продуктивности древостоев и ухудшению возобновительных процессов. Аллелопатические взаимодействия изучали, в основном, в условиях агрофитоценозов, тогда как роль аллелопатиче с кого фактора для лесных биогеоценозов выяснена недостаточно- <

оеьккты и методы исовдова1мя Исследования проводили в 1901-86 гг на 8 участках, составляющих 4 пары березняк-ельник и принадлежащих к иеморалышм и кислич-но- черничным группам типов леса» Пары подбирали так, чтобы ельник находился в непосредственном соседстве с березняком и до момента рубки, после которой- образовывался еловый- древостой, за счет, предварительного подроста ели или созданный посадкой, условия экотопа были одинаковыми,

Краткая:характеристика пар'участков: I. Пеморальный березняк

40 лет с подростом ели и 35-летний сомкнутый, чистый, мертвопокров— ны! ельник. 2. Березняк кислично-черничный 60-летнего возраста с подростом ели в сошскутый, мертвопокровный ельник 30 лет. 3. Берез-Ьяк кислкчно-травяной, 25 лет» образовался на месте сплошной рубки част ельника кисличио-цчтовникового 110 лет к моменту исследова-вгя. Ельник сомкнутость около 0,6 с сально развитым травяным ярусом. Эти 3 пары участков находятся в Рыбинском районе Ярославской области. Почвы участков дерново-подзолистые с разной степенью опод-золенвости, супесчаные или легкосуглинистие на моренных сугликах. 4. Пара участков расположена в Домодедовском районе Московской области. Березняк разнотравный, возрастом около 70 лет. Культура ели мзртвопокровная, сомкнутая, 40-летнего возраста на вырубке части березняка. Почва светло-серая лесная, среднесуглинистая, средаеопод- , зеленная на покровных суглинках» . -

- На всех участках проводили таксационные исследования древосто-ев и геоботашгееские описания напочвенного покрова, закладывали разрезы и прикопки,' изучали морфологию' почвы, многократно, отбирали образцы почвы и подстилки на анализ. В течение одного вегетационного сезона проводили еженедельные измерения максимальной и минимальной, температуры почвы на участках из I и 3 пар. Параллельно учитывали 'полевуп влажность подстилки и двух верхних почвенных горизонтов.

' Во всех образцах в 4-5-кратной повторности определяли рН водной и солевой вытяхек потенциометричееки, содержание гумуса (по Тюрину ) н обменных .катионов кальция, магния и водорода общепринятыми методами. Образцы с I и 3 пар участков анализировали на содержание общего азота (по Кьелъдалю) н подвижного закиснопт железа (по Каэа-ршой-Окниной) . В образцах с 1-й пары участков определяли, кроме того, групповой состав калия и фосфора (по Чярикову, вариант Шконде) и количество подвижных соединений азота (колориметрически),

фосфора и калия (по Кирсанову) в два срока в 10-кратной повторности. . Определяли плотность Словения и плотность твердой фазы верхних го-

ризонтов почвы и общую порозность. '

Ли того, чтобы оценить, насколько существенны для возобновления и роста ели изменения, происходящие при смене пород в подстилке и почве, проводили ряд вегетационных и лабораторных опытов. Специальные модельные эксперименты ставили для выяснения скорости и направления изменений почвенных показателей под действием разного количества вдовой и березовой подстилки. Методика-постановки этих опытов для удобства восприятия материала дана в соответствую-, гаих разделах.- . ■'

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ . ■

Почвенные свойства древостсев ельника' и березняка

1 Во всех исследовании*;случаях, восстановления.еловых древосто-ев на месте березовых, которые произошли в разных лесораститель-ных условиях* влияние ельников на морфологию, химические и физико-химические свойства почвы и подстилки было отрицательное. Это касается Г, 2 и 4 пар_ участков, где еловые древостой высокосомкнутые »мертвопокровные и.сравнительно молодые.* На поверхности; почвы -быстро образуется мощная, плотно слежавшаяся, медленно разлагающаяся хвойная подстилка, в которой обычно можно идентифицировать все 3 подгоризонта по степени- разложения. Изменяются,в первую очерет, наиболее лабильные свойства поры (табл. I и 2). Уже* через 6—7 лат после смены пород в подстилке и верхних горизонтах,почвы ельника увелячивавтся актуальная и обменная кислотность, содержание обменных.катионов алгминия и водорода, подвижного закисного железа*. Уменьшается количество поглощенных катионов кальция и магния и степень насыщенности'основаниями; Понижается содержание гумуса в аккумулятивном горизонте почвы ельников из 2 и 4 пар участков по сравнению сберезняками;

В минеральных горизонтах почвы ельника из I пары участков несколько уменьшилось количество подвижных соединений фосфора и калия

Таблиц I

Ьшачесяие свойства подстюпш и почвы березняков и.ельников ( I и 3 пары участков), I

Гориа.|уч-тов рН води. |рВ.солев. Гу«ус$ Азох,% ГеО (педа.) Обиешше» ыг-зквДООг почвы

иг/ТОО г кшгьдиЗ | иагняй |алюшший

Ао

Ае '

А1А2 Агв

Берез. Ельник Берез. Ельник Берез. Ельник Берез. Ельник

5,15*0,04=

4,45*0,02*

4,85^0,07*

4,45*0,11*

5,00*0,04

4,85*0,07

5,05*0,03

4,95*0,03

не опр,

• _л_ _п„

не опр.

-

не олр.

X пара участков

1,23 1,28

2,20*0,07 0,15 17,3*1,7* .2,42*0,XI . 0,16 43,6*2,11 1,55*0,09 не опцао^.З1' 1,67*0,16 . 26,8*1,7х '0,47*0,03 '21,0*1,6 0,37*0,07 -"- 25,6*0,4

28,33*0,23* 15,04*0,05х 3,00±0,133 20,80*0,1?2 14,22*0,09я 4,42*0,12® 1,30*0,12я 0,65*0,08* 1,78*0,06я 0,65*0,09в 0,45*0,05* 2,42*0,07® 0,65*0,Об3 0,50*0,03*1,64*0,Об3 0,45*0,02* 0,30*0,03® I,88*0,102 0,45*0,06 .0,35*0,05'1,33*0,11я 0,35*0,04 0,32*0,04 1,50*0,14*'

I

ч I

Ао А1

АХД2 ¿2

Берез. 5,80*0,07я 5,80*0,08х Ельн. 4,85*0,08* 4,25*0,13" Берез. 5,30*0,05* 4,20*0,14" Ельн. 4,50*0,07* 3,65*0,06а Берез* 5,45*0,11я 4,05*0,05 Зшля 4,90*0(О?3-3,90*0,05 Берез. 5,00*0,07 4,20*0,05 Блыгак 5,05*0,10 4,15*0,1)6

: 8 пара участков не опр. ■ 1,30 6 -V , 1,38 18 4,13*0,И3 0,19 15 7,10*0,СЗ'1 0,20 24 94*0,04* не опр. 8

г.ЗЙ)^ 2Х 0,50*0,013 10 0,33*0,С6а- .15

,1*0,9* ,4*4,5* »9*1,6,6*2,12 ,6*0,5*' ,1*2,23 ,8*1,6 .34,6

49,16*0,74:: 34,75*0,50® 4,42*1,11 3,94*0,15 1,54*0,26 1,28*0,30 0,49*0,09 0,66*0,06

22,97*0,90 22,87*1,36 ' 1,29*0,153 2,60*0,14* 0,26*0,04я1 0,51*0,06х 0,16*0,03* 0,72*0,10*

3*^9*0,16" 4,63*0,74д 2,03*0 5,62*0,98я 2,89*0,34 3,60*0,46 2,06*0,18 1,77*0,16 .

Примечание. Здесь и в других таблицах: X - среднее арифметическое, 5* -опибка среднего; х - различая иеэду средним в бёрезшме'з слыпще статистически достоверна при вероятности Р*0,95.

\ ' ' Таблица 2

Хл^есже сго;:ства подстилки л лочец серсзнпкоз и у.тьпш:ов ( 2 и 4 пары учаслюв), X

Горлз. Л-тов рН водн. рН солев. Обцешше, 1.:г-э:;вД00 г по'ш , -

1 «алы?!» ^шгнаЛ . | алотаниЗ 1 ьодород

' 2 Кара участков ~ .

. Еороэ, 5,10*0,05* ^,27^0,033_ из ол:>. 31,57*1,07й 14,54*0,31 2,82*0,гЭ" 3,97*0,28*

А° Зль:ак 35*0,04*.3,83*0,07х 1 -V 13,31*0,623 13,62*0,31 . 3,37*0,28" 6,51*0,281{.

Берез,- 4,72*0,06* 3,80*6,Об* 5,43*0,45* 1,98*0,05* 1,37*0,15* 3,94*0,16" 0,25*0,02

1 ' Ззыш 4,02*0,04* 3,47*0,03" 3,20±0,есх 0,66*0,03* 'О,17?±0,05* 4,73*0,12" 0,34*0,03 ,

, , Берез, 4,90*0,04* 4,00*0,05' 1,29*0,СБ _ 0,46*0,03 ■ О,'34*0,С5 -3,06*0,22 0,08*0,01

1 г. ЗЗаыыя 4,60*0,03а 4,08*0,03 0,99*0,13 ' 0,32*0,06 0,20*0,03 2,45*0,13 0,08*0,01, 1

^ Берез. 5,05*0,06 4,80*0,06 . 0,35*0,09 * 0,28*0,03 0*,23*0,03 2,44*0,Иа ' 0,08*0,01-

■ Ельник 4,97*0,06 4,30*0,06 0,34*0,05 0,26*0,05 0,26*0,05 1,69*0,Н^ 0,08*0,01

4 пара участков ' - .

, Берез, 5,77*0,03к 5,33*0,ОЗ3 не.опр, 38,95*0,812 15,03*0,6? 1,12*0,гб2 3,64*0,28

^ Ельник 5,53*0,03* 5,03*0,03* . 35,27*0,31й 10,43*0,81х 1^0*0,28* 3,50*0,14

А Берез. 5,43*0,03* 4,40*0,Об3 4,28±0,Юа 8,69*0,13* 2,14*0,08* 0,35*0,031 0,19*0,03*

Ельни;; 4,17*0,03* 3,57*0,03к 3,19*0,II3 . 4,29*0,08х 3,04*0,13я 5,61*0,17* 0,48*0,05*.

АтА Берез. 5,67*0,03х 4,43*0,03* .1,44*0,05 : 6,86*0,21я 1,75*0,03 0,71*0,093 ' 0,16*0,01я

* Ельник 4,73*0,03я 4,03*0,03^ 1,51*0,07 ' 4,14*0,03я 2,09*0,03 2,36*0,12* 0,26*0,021 '

ДгВ . Берез. 5,57*0,03 4,33*0,03 0,74*0,04 7,46^0,06. 1,38*0,05 0,79^0,01 0,26*0,02

. Ельник 5,40*0,06 4,20*0*06 _ 0,63*0,05 6,89*0,22 1,69*0,21 0,74*0,07 0,2б£),02

и ув&лйчж2ос$ содержанке доступного амлазчного азота ао сравнению о березняком, Измекися ютшгорой состав фосфора и калия: ' под еловый древостоем снизалось содержание фосфатов щелочно-эемальных металлов и фосфатов полуторных окислов, т.е. наиболее подвижных гр!упя. ■ Уменьшилось татее количество калия в уксуснокислой и солянокислой ватяжках из почва.' Обаая сроарэ-чность почва из горизонта Ai ельника оказалась несколько ниже (на березняке.-

Цочва, 1Ю-де1Кего раарщлйзнохо ельника с ярусом трав из 3 iia-ры участков не столь отдачается от почвы соседнего березняка, хотя ъжяъ, с-мевд ворс« прощло болев 25 лет. Отмечала более высокие значения кислотности, содержания обменных аясшкия, водорода и эакяс-ного железа » подстилке и верхних - горизонтах почвы елового древостоя. Однако не .различается достоверно количество поглощенного кальция в минеральных горизонтах яочвы, а содедоакне обменного ыагняя и гумуса в горизонте Aj даже несколько уменьшилось в березняке. Не было значительных различий и в морфологии • почва и иодстнляи ельника и березняка из этой кары участков*

Минерализация' органического вещества в ельнике из 3 пары участков-происходят более интенсивно, чем в едьшгках из остальных, пар -, участков. Условия влажности я температуры подстилки и почвы в березовом и еловом древостоях из 3 sspu зЧастко® в течение вегетаця-

f

оиного сезона оказались схожими в отличие от участков X пары, где в вльяаад чемстора.ту&а сояви ъ подстилки бвда ниже, а влажность, как правило, вше, чем в березняке.

Несмотря на то, что в березняке произошло улучшение некорых свойств почвы, в целом почва ельника киллчно-щитовнккового из 3 паг-' ры участков по составу обметших катионов в поглощающей комплексе по своей гумусироеанности, по морфологическим свойствам выгодно отличается от почвы остальных изучаемых ельников* Эти отличая, оче-. видно, в первую очередь следует относить за счет разных микроклида- ■ тических условий в ельниках из X, 2, 4 и 3 пар участков, а таете

за счет мощного развития напочвенного покрова в спелом ельнике (су-

i ■

хая масса надземной части трав составляет более 1,3 т/га) .

. . Направление и скорость изменения некоторое свойств почвы поя действием подставки березняка и ельника

Наиболее вероятно предположить, что почвенные показатели меняются при смене пород в'большой степени* вследствие изменения количества и качественного состава лесной подстилки. Дня выяснения этого проводили специальные модельные опыты»

Пахотную почву, как не испытывавшую долгое время влияния леса, весной помещали в металлические перфорированные сосуды и покрыва- : ли ее подстилкой,; отобранной из березняка я ельника с I пары участков (в трехкратной яовторности). В разных вариантах опыта масса подстилки 'относилась к.массе почвй' как 1:80, 1:40а 1:20, Последнее соотношение примерно соответствует отношению масса подстилки к массе почвы из горизонта A¿ а ельнике и березняке, остальные выбраны произвольно, Подстилу и исходную контрольную почву отбирали на анализ.

Б одном из вариантов' опыта лодсталжу к почве не добавляли. Сосуда

■ ! ■

размещали на открытом месте, где они оставались в течение 4 месяцев,. , Осенью определяли наиболее лабильные свойства почвы: актуальную и ' обменную кислотность и содержание поглощенных катионов кальция, -магния, алюминия и водорода* . ;

Результат анализов показатели, что под действие« подстилки ухе через.4 месяца произошли изменения в свойствах пахотной почвы. Еловая подстилка привела к понижению значений pH водной и солевой вытяжек из почвы (на 0,5' единицы рн). Кислотность почвы в вариантах с подстилкой березняка практически от контроля но отличались. Подстилка ельника вызывала уменьшение содержания в почве обменных кальция и магния ио сравнению с контролем,, а подстилка березняка, наоборот, способствовала увеличению количества этих катионов, в поч- ' ве (разница между значениями их содержания'в вариантах и в контроле'

—11 —. | ' - ' .. ' составляет от 0,1 до 0,7 мг-экв/100 г почвы). Количество обменных катионов алюминия и водорода оказалось одинаковыми в почве во всех вариантах опыта, только в варианте с наибашшш количеством еловой. подстилки отмечала набольшое.увеличение их содержания.

Различия по всем определяемым 'показателям мехпу контролем в вариантом, как.правило, сгламгшаются с уменьшением количества'подстилки, прибавляемой, к почве.. Свойства почвы в варианте бездобав-- летя подстилки не изменились по сравнение с контролем, *

Таким-образом, подстилки березняка и ельника по-разному воздействуют на почву, причем достоверный (при уровне значимости 5%) изменения ее показателей происходят в весьма короткие сроки, уже через несколько месяцев. J

Чтобы шенять влияние подстилок на почву при совокупном действии других факторов, действующи* в лесном биогеоценозе, ставили подобный эксперимент, в котором сосуды,« пахотной почвой и подстилкой разного состава' (взятой в ненарушенном сложении) помещали под пелог соответствующих древостоев I и 3 пар участков в трехкратной повторности* В одном из вариантов опыта под полог «льни-ка из I пары участков помещали сосуды с почвой, покрытой смешанной елово-березовой подстилкой с соотношением по массе подстилки березняка к еловой как 1/2.<Так имитировала подстилку елового древостоя с некоторой примесью береза. Условия проведения'опыта были приближены к естественным условиям в соответствующих биогеоценозах»

Изменения, происшедшие в почве за 4 месяца во ряду, шжазате- ' лей были более существенны,: чем в предыдущем опыте на открытом месте, что подтверждает непосредственное влияние полога древостоя и создаваемого.им фитодлимата на скорость а ход разложения леской подстилки и свойства верхних горизонтов почва.Подстилка мер-твопокровного ельника из I пара участков правела к заметноцу повышений обменной и актуальной кислотности почвы (на 0,75 единицы

pH) и обменного алюминия (на 0,з5 «г-дкв/ 100 г почвы)» Отмечали тенденцию к увелйченис содержания гумуса«- Подстилка березняка из этой вари участков ве подкисляла почву и способствовала повышении cor дяр&анка: поглощайного кадьшш почти на I иг-экв/ 100г почвы,

Б'варианте со сьшшнноД подстилкоЗ отрщательное действне ка почву частойЛюздатадка ывргвоиокровного ельника значительно снижалось. Добавление подстилки березняка к еловой вызвало достоверное увеличение в аочва количества обменного каэтДОЯ» снижение кислотност* и содержания поглощенного алшиввя в сравнеюш с действие« подстилки ельника» Это косвенно* сгзвдетельствует о благоприятном влиянии: -пришей березы б молодом еловой древостое на некоторые почвенные показатели.■

Свойства потан в вариантах с подмялкамн ельника и березняка из з пары участков изменились мало. - Надо подчеркнуть, что различное во интенсивности действие подстилок ельников из I я 3 пар участков объясняется, видимо, разным их'составом и условиями минерализация в этих дреэостоях, как уже было отмечено.

Влияние изменений свойств почвы и подстилки -арасдане перед на рехп еля, Аля того, чтобы сиенить изменения лесораститальныг свойств почна я подстилки, проводили вегетационные я лабораторные опыты. Весной в сосуды на подстилку к почву из аккумулятивного горизонта елывжа и береэкяяа с X пары участков шеакивали одно- и трехлетние сагеюхы ела. Через год заласили опыт с двухлетками ели на подстилке и почве березняка и ельника из I а 3 пар участков, условия «кяшав которых схожи: .Всего в последнем опыте било высалено бо-. лее 700 саженцев. Результаты всех опытов учитывали через 2 ввгета-няшннх сезша,

В качестве тест-культуры,; нехарактерной для исследуешх дре-востоев высазшваяи в сосуды с почвой ельника а березняка из I пари участков яровой ячмень и изучали его рост.

, • > „ Таблица 3

Биометрические параметры четырехлетних саженцев ели. выросших на подстилке к почве березняка и ельника, X ¿5-

г Общая I Текуто$ прирост ; ■ ! '

Вариант ЁШС0Та(Ш, Е высоту, си г Оухня масса, г

, £ I— ■; ■■ ■) ..II..— —4........ ■ I. . ■ ■ р ......-..-

. ¡1_[ 1983 ; 1994 | хвои . | стволика | корней

I дара участков

Березн.' 18,1*0,3?* 4,1*0,2* 6.1*0,2 0,70*0,03^ 0,63*0,03* 0,66*0,05?* Ао

Ельник. 15,5*0.2* 2,3*0,1* 6,3*0.1 0,50*0,02* 0,40*0,01* 0,32*0.04*-

Березн* 21.1*0,3® 4.4*0,1* 8,0*0,2* 0.95*0,03? 0,86*0,03* 0.60*0,06* А1 • ' ' '

> Ельник 14,3*0.2* 1.8*0.1* 5.5*0,1* 0,45*0,02* 0,39*0,01* 0,26*0,03* 3 пара участков

Барезк. 16,4*0,5 2,4*0,2* 7,2*0,4 0,43*0,03? О,41*0,03® 0.45*0,05

V

Ельник 17,1*0,3 3,4*0,2* 7,Г±0,3 0,66*0,04* 0,55*0,03?* 0,51*0,06 Барезн. 17,6*0,4 2,4*0,2*8,1^0,3 0,57*0,04 0,55*0,03 0,4Э*0,05

А1 V ^

Ельник 18*8*0,6 3,3*0,1*8,2*0,4 0,66*0,05 0,66*0,05 0,50*0,04

Практически во-всех опытах о субстратами из I пары участков , отмечали угнетение саженцев ели на подстилке и почве' ельника по сравнению с березняком- Гсаженцев, посаженных трех- и однолетними прирост в высоту оказался в 1,5-3,5 раза больше'в вариантах с подстилкой березняка. Двухлетки на почве и подстилке ельника также заметно отставали в линейном росте (табл. .3). Кроме .того,, масса хвои* стволиков и корней этих саженцев оказалась достоверно меньше, чем в вариантах с подстилкой и почвой березняка.

Опыт по выращиванию ячменя показал,' что почва из гумусового горизонта мертвопокровного ельника значительно менее благоприятна

для вегетации'этого злака».чем почва березняка. Растения отличались слабым развитием» практически не кустились, некоторые не несли колосьев., ■ " .

Опыт с двухлетками ели на субстратах, из 3 пары участков дал другое результаты (табл.' 3). Оказалось» что по многим биометрическим показателям саженцы,,растущие на еловой подстилке и почве достоверно не отличаются от саженцев в вариантах о субстратами из березняка, а а некоторых случаях даже несколько обгоняют их в росте».

Дополнительно проводили многократные лабораторные биотесты по проращиванию семян ели. ва подстилке и почве со всех исследуемых -участков, - Шотесты показали, что всхшесть семян на субстратах из .ельников, входящих в 1,2 и 4 пары участков ниже, чем на субстратах из соответствующих березняков. Различия во всхожести достоверны при вероятности Р=0,95 и.составляют от 10 до I? относительных процентов.

Всхожесть же семян на подстилке и почве березняка и ельника из 3 паре участков практически одинакова. Таким образом,.подстилка и почва молодых сомкнутых; мергвопокровных еловых, древостоев тормозят всхожесть семян ела, рост еловых саженцев разного возраста И' вегетацию ячменя в отличие от действия субстратов из всех исследуемых березняков я спелого разреженного ельника.

Возможные причины изменения лесорастительных свойств почвы под действием ельников - ,

Для выяснения причин фитотоксического действия подстилки и почвы молодых еловых'древостоев проводили специальные опыты, Определяли содержание липидов в спирто-бензольной вытяжке из подстилки и почвы березняков и ельников (I и 3 пары участков)и оценивали их токсичность,- проводя биотесты с семенами ели. С помощью ионообменной смолы пытались выделить ингибиторы из этих субстратов с I пары участков и изучали влияние на всхожесть' семян и рост проростков ели ряда химических соединений, содержащихся (по литературным данным) в

довольно высоких кошентращгях в еловой подстилке и почве. ■

Эксперимента показали, что липиды, извлеченные осенью из почвы и, особенно, подстилки мертвопокровного ельника несколько тор- ■ мозят процессы прорастания семян по сравнению с липидаш из березняка» Однако биотесты, проведенные во второй срок {с весенними эк-

I

'стракташ ) не обнаружили практически никаких различий во всхожести семян между вариантами,,также, как и биотесты, проведенные в оба срока с вытяжками из подстилки и почвы спелого ельника и соответ— . ствушего березняка,-Очевидно,-непосредственное действие липидов . нельзя считать важным фактором ингпбирования ростовых процессов, -С учетом данных, литературы наиболее вероятной причиной фито-токсических свойств подстилки и почвы молодых мертвопокровных ельников являются физиологически, активные вещества - колины, принадлежащие к' грушам алифатических:кислот:и полифенолов. Подтверждением этому служат результаты эксперимента с ионообменной смолой,. свидетельствующие, что. токсические вещества в еловой подстилке в значительном количестве находятся именно в анионной форме. Заметное ингибирующее действие на еловые семена, оказывали-в опытах растворы : простейших полифенолов (пирогаллола и пирокатехина)и фумаровой кислоты в разных концентрациях, Колины могут выделяться различными частями, растений,, накапливаться при минерализации еловой подстилки, богатой лигнином, дубильными веществами, воскамк и образовываться в4результате метаболизма почвенных и. подстилочных микроорганизмов* Способствуют этому, как.правило, характерные для молодых сомкнутых еловых древостоев пониженная температура,;повышенная влажность воздуха и почвы:и отсутствие прямого солнечного освещения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ' , '

: Проведенные исследования показали, что многие почвенные пока-

\ -

затели могут ухудшаться в молодых еловых лесах по сравнению с про—, изводными березняками в тех же экотопах. В сформировавшихся из ело—

вого подроста после вырубки березового полога чистых, сомкнутых ельниках неблагоприятные изменения свойств подстилки и почвы происходят весьма быстро. Уже через 6 лет после смекы пород увеличилась актуальная и обменная кислотность, содержание обменных алюминия и водорода, подвижного записного железа в верхней части почвенного профиля« Уменьшилось количество поглощенных катионов кальция и маг-' кия и степень насыщенности почвы основаниями, изменился групповой ' ,

состав калия и фосфора и содержание подвижных форм азота, фосеЬора

\

и калия.

!Почва и подстилка спелого ельника с хорошо развитым травяным ярусом по своим показателям оказались более благоприятными в сравнении с молодыми мертвопокровными еловыми древостоя?.«.

Опыты, поставленные с саженцами ели разного возраста обнаружили» что подстилка и почва 35-летнего сомкнутого' ельника харак-

*

теризуется худшими лесорастительными свойствами по сравнению с березняком. Аналогичные результаты были получены в биотестах на определение всхожести еловых се;лпн. Подстилка и почва молодых ельников тормозили прорастание семян в проведенных опытах.

В то же время рост саженцев ели и всхожесть семян на .субстратах кз спелого ельника и соседнего.березняка различались незначительно. - ' * * . -

Причиной, обнаруженных фатотоксических свойств почвы и подстилки исследованных молодых еловых древостоев по всей видимости

■ \ ■ ■

является действие полифенолов я низкомолекулярных органических кислот, способных накапливаться при разложении подстилки ельника. ■ Очевидно, дискуссионный вопрос, является ли ель "почвоухудша-тей'' породой или нет, следует решать комплексно, учитывая не только то, в какой зоне растет ель, но также и1такие факторы, как тип леса, возраст и состав древостоев, микроклиматические условия под пологом ельников, наличие или отсутствие травяшшустарничкового яруса и другие. - ■

С учетом литературы можно считать, что относительно независимо от того, в какой природной зоне формируется еловый древостой, будь то зона тайги, хвойно-широколиственных лесов или даче зона лесостепи, в своем развитии он будет проходить стадию почвоухудшения (в молодом возрасте при большой сомкнутости полога, слабом проникновений света и осадков под полог, отсутствии развитого напочвенного покрова). Почва и подстилка ельника, находящегося на этой стадии ;характеризуются не только неблагоприятными свойствами, но и некоторым ин гибнущим действием на рост растений,вследствие образования и накопления в данных условиях фитотоксинов различного генезиса. '* '

По мере увеличения возраста ельника, его естественного изре— .яивания, под полог открывается доступ большему количеству осадаои и солнечной радиации, улучшается микроклимат под пологом,.развивается ярус трав и кустарничков, способствующих снижению кислотности почвы, обогащения ее элементами питания и изменению состава и структуры лесной подстилки. Соответственно, изменяется микробоце-ноз и состав мезофаунн, что положительно влияет на ход кянероиза-ции органического вещества. В первую очередь это относится к ельникам неморальной группы типов леса, где напочвенный покров обычно развит наиболее мощно.

Все перечисленные изменения постепенно способствуют улучшению свойств верхних горизонтов почвы и подстилки ельника, в первую очередь, наиболее лабильных, приводят к активизации дернового процесса. Аллелопаткче с ки й режим становится более благоприятным, флтоток-сическке свойства подстилга ц почвы проявляются менее заметно или проявляются вообще. Иллюстрацией этому являются результаты апали-ти,ч§ских исследований, лабораторных и вегетационных опытов с подстилкой и почвой 110-летнего ельника в сравнении с березняком и. ельниками из других пар участков.

Вышесказанное:объясняет тот факт, что коренные разновозрастные

оловые леса, которые характеризуются невысокой сомкнутостью полога г и имеют развитую напочвенную растителтность, могут длительное время существовать без всякого видимого ухудшения почвенных свойств и признаков вырождения древостоя (примером могут служить коренные ель-' ники на территории резервата "Кмогровский.лес" в Костромской области (Орлов, Абатуров,' Письмеров,.. гэаоЛ ..

Очевидно, поэтому даже примесь березы(порода, которая, по свидетельству многих исследователей и по нашим данным,. как правило, способствуют улучшению почвенных свойств) в составе зрелых еловых, древостоев не приводит к увеличению выхода древесины, как было показано КЖ.^ушем и И.К.Иевинем(19Э4). Существенного улучшения. почвен-

' ч I • •

кого плодородия под влиянием березы,в спелых и приспеваодих ельниках, вероятно, не происходит, поскольку и без березы в этих-возрастных стадиях эдафический фон.в ельшках достаточно благополучен. - Поз--тому, с точки зрения поддержания плодородия » почв, участие березы в еловых лесах нельзя считать обязательным.

Однако в формирующихся молодых еловых древостоях небольшая примесь березы может быть полезной. На этой стадии развития ельника она будет способствовать изменению состава лесной подстилки, повышению активности биохимических процессов в ней, а также благоприятному изменению некоторых свойств почвы. По имеющимся данным в 20-00-лег них ельниках, примесь березы в 10-30? повышает запасы по объему ело— , вой древесины:примерно на 12% (Буш, Иёвинь, 1984).К аналогичным выводам приходят И.К.Блинцов (1971) и В, Г.Чертовской (197в).

Учитывая-это, вероятно, целесообразно сохранять в формирующихся еловых молодняках некоторую примесь березы (20-30&). Под полог таких древостоев будет проникать больше осадков и света, улучшая микроклиматические условия. В ельниках такого состава начнет образовываться смешанная хвойно-лиственная подстилка, более рыхлая и быстрее разлагающаясячем полстилка'чистого елового насаядения. Почва станет богаче элементами питания и обменными основаниями, пони» ' „ ч

зится ее кислотность.Более интенсивно будет развиваться напочвенный

покров а изменится состав микрофлоры*

По прошествии времени, когда древостой станет более.разрешенным и под пологом.сформируется ярус трав и кустарничков, береза -при рубках ухода.можетбнть удалена, поскольку■ ее дальнейший еда-местный рост с елью не приведет к повышению продуктивности древостоя, ^ >

Сохранение благоприятных лесорастительных свойств почвы становится весьма актуальным при современной тенденции* к развитию в ¡ лесном хозяйстве плантационного выращивания культур ели. При таком методе хозяйствования на одной, и той. жа площади практически постоянно 'будут существовать сменяющие друг друга поколения сомкнутых еловых древостоев, находящихся ва стадии почвоухудаения, поскольку оборот рубки.плантационных культур обычно не превышает 50 лет». Это следует иметь в виду при проведении мероприятий по повышению почвенного плодородия в период роста ельника, а также при подготовке почвы к^посадке еловых саженцев на месте вырубки плантационной культуры, -

Кроме того, почвоухудшакщее действие высокосомкнутых ельников необходимо учитывать при использовании вырубок таких древо-, стоев под сельскохозяйственные угодья,

вывода v . ' ( ■

4 i — _

Г,.Восстановление ельников на вырубках производных березняков приводит к весьма быстрому ухудшению некоторых, показателей почвы и подстилки. Ухе через 6-7 лет после смени пород увеличивается актуальная и обменная кислотность, содержание обменных . алюминия и водорода, подвижного закисного железа в верхней части профиля. Уменьшается количество поглощенных катионов кальция и _ магния, а также содерс^ашо гумуса. Меняется- групповой состав ка- ■ лия я (Тлсфора. . ■ . 'i

ЬБ .имиятчи! -пгтш'^ггигутттт 11УЧ1Ш ИД НШД'.адьКП ЛОТ

'"^гптутгтт МТГ*°ТТД" 'шпятаи тип^ттяя жшрПЕКа» 1Ь-'

^ртт^пчТН Дпдвв ЭСПЯПВШН ЩЮВ31В—

•«пт-пгтгттч11»Р»^к?дт-тт.тггптдпттт .г.тигушт гтну»цртя^ ■

почвы 'береэшдгов».

12. Щотваашсшс, тпшг зкдыппдщ £ дд^тштр^ к^т^р^гит

гцадраисм лго: мпрфця 11 пиу, ;ш> сспетшзу аймнжх чаотгетив в ютяюп^-1гирц'И1»>|| »ыум^ що хшнШ ! стчу'ИТТ* X ^еЯЕЦЕВ среда ЫССДНО. сатшчавтся атг :понвы мшицщх: инртнш 1 [ нцн шн т. -еданиг шшав. Кзэ-

."ЗШЧЯН Ш "|г»п цщтрии 1ШШШ тимнг ТТ П ЬНЯ Р* 'Р X В ^"Ч ВБ—

шшшкд,

гг*'тя,цут"в сгшшяиу " "Ц"' ^ЧУ-" ЩЦ »'"""ГГУ И& ЛВСО—

-^мнтит»тг^рцр ишт. Ва X ЖШ XI МерТВСЮСЕКрОБ-

: ши селыдишы ^угнитинтся ;рппт сававет еж аю срквеосв с иодстк*-гп пютилВ сйцкднякгщ, Фниваетсн дшпщ^схь. х зш^ргжн пророста-;шщ адовых -двиян д ^ицицшдаси уда: резвого дидаг. Шибсавб ве-;роттноЗ лгричивоЗ зхпго ;нши«ттся ■«лг-ядш ингиям^у^д ?гшт :тммфзддшш тя ;тд%мтяц»гчяг^ шэгаг, аюсойкс :и ™1Д|ииш1тит1я ауя .цкшищшдя -ел иной тшдагяшя в условя—

ГГГ МГ И Ч ЦЛТЦ ,

£ ^уцвдцццвиея дпуфлгтя .р-т-тигитти х XX /Р^тгч^гтгтщ юреХХВа— ¡ЕПЕЯ ■чртг^учруп' ЭЭбуЭШЙНИВ ЛЛЛОЦгН.'ШГТеЗ[ЫПЦ СВОЙСТВ ПОЧВЫ И ПОД—

гсталпге.хх £итотоясячесдоё дсЗствдо, проявляется в меньшей степени ют на дрсяахяется вообое.

4. «-»»лрпр^гя некоторых показателей почвы под действием лесной псдстяязя происходят в опытных условиях в короткие сроки» ухе через несколько швсяцев, Цря этоу подстила молодого мертвопокров-

- • I

наго алгчлчгм способствует подкислена» почвы, уменьшению содер- 1 зания поглопеннкх оснований в ней я увеличению обменного алюминия, Х^ёствие яодстдхиг березняка, как правило, протевшолохное.

5. Некоторая примесь березы в составе елового насаждения -может быть целесообразной на первых порах развития ельника, при высокой сомкнутости крон. Это приводит к благоприятным изменениям состава и свойств лесной подстилка» активизации бяологичес— ' кого круговорота элементов к улучшению почвенных свойств, что в конечном итоге отражается на продуктивности древостоев.

В приспевающих и спелых ельниках наличие примеси березы, -вероятно, не является обязательным.

Работы,, опубликованные по теме диссертации:

I. Изменение некоторых свойств почвы в результате смены древесных пород // Тез. докл. Бсесоюз. конференции молодщх ученых "Охрана живой природы".- М., 1983,— С. 132-133*

- 2. Влияние смены березняков еловыми древостоями на лесорас-•гительные свойства почвы // Тез. докл. УН делегатского съезда Все союз, общества почвоведов,- Ташкент, 1985.-: Т.1.- С.174.

' 3. Изменение некоторых свойств почвы при смене березовых древостоев еловыми // Лесоведение.— 1985.- $ 2,- С. 88-91.

4. Влияние смены березняков еловыми древостоями в пеной тайге на лесорастителыше свойства почвы // Лесоведение.- 1986.— & 5.- С. 39-44..

V -

5. Фитотоксические свойства подстилки и почвы ельников в зависимости от их возраста // Тез. докл. 2 Бсесоюз. совещания

" Общие проблемы биогеаценолопш",— М., 1986,- 4.1.-С. 234-235.

6. Влияние подстилки ельника и березняка на некоторые показатели почвы // Почвоведение,- 1986.- К 10.- С. 47-50.

7* Реакция.семян и проростков ели на некоторые соединения, содержащиеся в еловой подстилке // Лесоведение.- В печати.

Пмпшмио « о™™ X0.Cf.ff Л- fKJW «oçu*T вОквО/1в. У од. ом. л. j¡jW У^-тзА. ». -/t0

Tip« füO «а-

Орд»в» *Эш Пимп'шпнипо Мимокжого у*™*рожт*г*. 103009, Мосям, 1*. Гцкмн, 5/7. Тпюгр^а* apara* *3ма Почт' iMiMum MTV. 119898, №аш, Лмжам гор**.