Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОЧВЫ ГАРЕЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ ПРИ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИИ В СИХОТЭ-АЛИНСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПОЧВЫ ГАРЕЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ ПРИ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИИ В СИХОТЭ-АЛИНСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ"

j-aem

МОСКОВСКИЙ ОРДЖА ЛЕНША, ОРДНЦ ОКТЯВЪСКОЙ РЕИШШИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВШНЫЙ ' УКИВЕРС1ШТ им. М.В, ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах игкопяож

ЩЕШПЬКОВА Наталия МішЛчовна

Ш ЄЗІ.445.23;63І.445.35ї630 434

ПОЧВЫ ГАРЕЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ ПРИ ЛЕСОВООСТАНОВЛЕН ИИ В СИ50ТЭ-АЛШСК0М ЗАПОВШИКЕ

Специальность ОЄ.ОІ.ОЗ.- почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соиояавяе ученой степени кандидата биологических Ваук

Í

Москва, 1968

. Работа выполнена на кафедре физики к мелиорации почв

факультета почвоведения МГУ.

Научный руководитель: доктор биологических наук Л.О.Кардачевокий

Офвднаяыше ршюненты: доктор биологических наук Е.Д,Никитин

кандидат биологических наук Е.Б.Скворцова

Ведущая организация: Красноярский Институт леса и древесадц дм.В.Н.Сукачева СиЯ.отд. АН СССР

Защита днооертшщя состоится * &2 " ашфу^о 1983 г. в І5?3 чао. на заоеданиж специализированного совета К 53р5Д6 по почвоведению в Московском государственной унжв«роитете им «М. В „До-щщооова в ауд,М~2 факультета почвоведения МГУ по адреоуі 119899, Москва, Леши окне горы, МГУ, факультет почвоведения,

О диссертацией можно о знак ошггьоя в библиотеке факультета дочвоведеши.

Автореферат разослан О^ЬХаил 1960 г.

Ученый секретарь специализированного. совета

Г.В.Мчтузова

ВВЕДЕНИЕ

5 , .

. Актуальность работу-в няотояіпвя время лесныо пожари охватывают в среднем 1% лесов мира ежегодно, повторяясь на одном месте через 20-500 лет. Пожар является апологическим фактором во многих лесных регионах мира. -

Территории, подвергнутые пожару той или иной интенсивности, проходят затем стадии восстановления допржарных или формирования новых биогеоценозов (ЕГЦ). Закономерности динамики ЕЩ изучены не достаточно, на исследованы различия в восотановлеюгл ЕГЦ, проходящих стадии естественной вековой эволюшш, и. производных, меняющих свои структуру в течение десятилетий.

Сихотэ-Алинский биосферный район, обладая рядом уникальных свойств, находится на стадии "лредаоняторикга" (Баяенков, 19ЭЭ), и поэтому здесь особо оотро стоит научно-методігческая проблема виявлення состояния ЕЩ л роли в их жизни лесных - пожаров.

Почва испытывает как прямое, так и косвенное влияние леоного пожара в последующего воостановлеккя ЕЩ. Косвенное влияние пожара Меняется действие факторов почвообразования) наименее изучено. Поэтому актуально изучение пЬчв в лесах Сихоте-Алиня на разных стадиях -поолепожарного восстановления.

Цадь_ЕаЙ21й. Внрвленне особенностей почвообразования в лесах ниэкогорья и ореднвгорья Сгаоте-Алиня, установление направленности и скорости изменения свойств почв на гарях при лесовоостанов-лении, выделение специфических процессов и свойств, приоущих пиро-гешшм почвам, /

Бьош,поставлены следующие задачи: I) характеристика свойств почв коренных биогеоценозов Сихотэ-Аликского заповедника і 2) оцен-. ка масштабов пирогенного воздействия ва почвы заповедника, выделение основних послепожаршос оукцаосий редтятельноотиI 3) изучение

морфологических, физических и химических свойств разновозрастных гарей в сравнении с почвами прилегающих ненарушенных участков;

4) определение характера ц скорости изменения свойств почв гарев}

5) построение ЭВОЛЮЦИОЯНЦХ рядов почв в соответствии с существующей почвенной классификацией для данного региона.

Няігчная новизна. Установлено, что после пожаров эволадия почв происходит на уровне типа- и подтипа в течение первых 10-15 лет. . Существует несколько путей эволюции, связанных с характером после-пожарного фитоценоза: шірогекно-бурозенная почва эволюционирует в ■бурозем груйогуїдусовий и подбур в олучае развития подстилки мор ¡20-35 лет) или в йуроэеы типичный, иллювиадьно-гумусовый через бурозешо-дерновую {35-50 лет).

Выделен специфический пирогенный горизонт, сохраняющийся до 8о лет и оОладаитай более высокой, чем органогенные горизонты, каталитической активностью, адсорбционном способностью. Гидрофойность поверхности почвы, которая возникает в результате нагревания верх--них органо-шшералькых горизонтов, исчееает о появлением надпочвенной растительности (до 5 лет).

Практическая ценность. Ї) Разработана методика определения гидрофобяости почви по высоте капиллярного подъема вода в сочвов-нцт колонках{ 2) установлены диагностические признаки пирогенныг горизонтов: обилие углей« повышенное содержание обменных Са, Му, насищекнооть основаниями, слабокислая пли. нейтральная среда, високая удельная поверхность, высокая каталитическая активность,

работа. Диссертация изложена на /^страницах машинописного текста, включает 22 таблиц и /^ рисунков. Она состоит из введения, У глав а заключения. Список литературы содержит наименований на руоскоы и ииостраннік язиках. Приложение имеет страниц машинописного текста и & таблиц.

- з -

Публикации. По результатам проведи шшс исследований опубликовано б работ, . -

Аттобйішя. Материалы диссертации докладывались на выездных школаї-семішарах научно-студенческого ' общества ф-та почвоведения МГУ э г.Пувдно в I9S5, 1986, 1987 гг.; печатные работы представ-лились на коккуро молодых ученых факультета почвоведения Щ7 в I98S г.« где заняли Ш место.

Глава МАСШТАБЫ ІШРОГНШОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.

НА ПШЮДШЕ шктащюэа Л'

По данным шогкх исследований (Мелехов, 1965; Ca€a€rî t 1983; Eder, 1984; Cf£ë!n> , I9B4 и др.) в мире пожары ежегодно охватывают от 0,1 до 25JÈ от исоледованпой территории.

Экологи, относя пожар к природному фактору, рассматривают его л как положительное, и как отрицательное явление дои естественных я искусственных ПЩ«

Повторяемость лесных пожаров в разных регионах от 20 до 500 лет. Причем, в результате охрани территории некоторые зарубежные исследователи отмечают увеличение этого саркода на два порядка.

В САБЗ производные леса соотавляют одну треть от всей территории. Остальные леса также испытывали действие пожаров - или слабое или очень давнее. Ежегодно горит в среднем 0,5îf территория. Наименее нарушенные ШІ - в самых верховьях рея и по долинам. В основном жшарн мсватнвают средни» и верхнвв часть сопок. Низовок пожар, как правило, уничтожает подотилру я оставляет живым древостой, верховой - уничтожает растительность и подстилку.

Глава П. ВЛИЯНИЕ ІЮЖАРА НА ГОЧВГ Большинство работ по лесным пожарам посвящено изучено» отдельных свойств гарей.' Это работы по химическим (Иванов, 19591

Л&»,1954; Фирсова, 1969} ЗасІіО» . 1975^ Стефин, 1981} ННмІ), 1980} Іій^'ї , 1974; Со , 1964; Трутнева, Шлинкика, 1951

и др.) в по физическим свойствам (Гулисашвили, Стратояович,..1935; Тимофеев, Шумилина, 1936; Каплюк, Поляков, 1980; ,1983

и др.), а также водному, воздушному и питательному режимам (Ту-мель, 1939; Стефин, 1981; Тарабункина, Степанов, 1984} \tVaiіОц 1984; Жильцов, 1973идр.).

Другая большая группа работ - по гшрогегошм сукцеосиям фято-, зоо-, микроорганизмов (Ткаченко, 1931; Сушюта, 1931; Арефьева,'. 1963; Хренова, 1963} £>иЬм , 1980; ГПаяагі , 1983} Сорокин, 1983} Матвеев, 1978) Рубцова, 1978; Потапова, 1983; ҐҐ\іцЄг, 1984; Ми^ неева, 1978, Громыко, 1985 и др.). ' :

Кетой же группе можно отнести работы по восстановлению к свойствам подоияок после пожара (Кобечияокая, Шадура, 1985; Никонов, 1986; Попова, 19806; Кулагина, 1982; Сапожников, Костенко-ва, 1984 и др.). ' '

Трудность в виборе —' объектов исследования не позволяет часто выделить эволвдионкый ряд почв на гарях. Поэтому работ по эволюции почв и почвенных процессов единицы (Иванов, 1961; Попова', 1980; Пшеничникова, Ппюначников,1935).

Однозначно установлен поворот к заболачиванию территорий после пожара на равнине, сопровождающийся уплотнением верхних горизонтов. Но не существует единого шеяяя, будет ли уплотняться почва гарей горшие территория, в как изменится водный режим При этом

Несмотря на то, что в почвазс гарей почти все исследователи выделяют специфический горизонт і обогащенный углями, номенклатура и диагностика его не разработана. - . . .

Нет единого шения относительно роли пирогенннг сукцеосдй: могут ли они изменить направление почвообразовательного процесса,, в бурозоглной почвенной зоне в частности.

Глава,, Ш. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛШЮВАНИЯ

Работу проводили в Сихотв-Анинокск государственном биосферном заповедгаке, расположенном на побережье Японского моря на уровне 45° о.»!, на границе Аиуро-Маньчжурокой и Охотской биогеографича-схих провинций Палеарктики в умеренной климатической золе о заметными МуОСОКНШК чертами.

Растительность заповедника представлена коренндап, условно. коренными и производными лесами. Произведете леса - белоберезнаки, осинники, лиственничники, дубравы. Причем, "приморский дубравы относят к лесам сильно нарушенным рубками и пожарами.

Исследования вели на.восточных склонах Стсотэ-Алиня в поясах кедрово-аловых, келрово-иирокслиотвенншс лесов и приморских дубрав, Основными объектами исследования были потен лесов, пройденных сильнши верховьеет пожарами, расположенные по соседству о ввнару-иекннмн участками коренных лесов; Давнооть пожара определялась * По -возрасту деревьев и по сведениям из Лэтошси Природы САБЗ,

Опорными точками служили границы гарев 5, 20, 50, во лет (Табл.1), где были заложены почвеннне катены « более детальные траясектн. Кроме того, были заложены разрезы на гарях в, 35 лет о крнтролем, .и а приморских дубравах.

Таблица I,

Характеристика основных объектов исследования

Давность Экспозиция, пожара уклон Гил сгоревшего леса Типы пота контроля Типа почв Гари

I 2 . з 1 4 . 5

I год южная 1 кедровник рододендроновый ЕГ БП "

5 лет северная • вжпая кедровник с лиственницей зеленомошнй коровник папоротник»- .БОи, БГ БЙг Цт, ВД. ЕД

Продолжение табл.1

I 2 3 4 5

6 лет восточная кедровник о пихтой мерт- ВОп вопокровниЯ . БД, БОп

20 лет северная__. кедровник о березой па- ЕГ, БИг уклон > 20т пороткиково-эалвномошнкй ' ЕС

северная -уклон15" кедровник о пихтой на- БОп поротниково-эеленомоишыВ . . ■ , ■ БОп, , ЕГ(

t , гииая кедровник о ёлы>, кле- ЕГ ' ном- разнотравно-мертво-цокровный Шг,

35 лет северная кедровник с березой pO- EOS додеядроновцй ¿Off

SO лат гакая кедровник 0 липой, ду- ЕГ бом, мертводокровный ЕГ

северная кедровник о пихтой пат- ЕГ поротншсовый ■ 'БГ

80 лет северная • кедровник е дерезой, шх-БОп той разнотравно-зелено-мощный ЕГ

ижная кедровник о дубом разно- ЕГ тра шо-мертвопокровный . ЕГ, ЕГ

В таблице) HV- бурозем грубогумусовый, Ш - бурозешо-шгро-генная, БОп - бурозей оподзолениый, ЕД - Оуроземно-дерновая, ДБ г д ерюво-буроэешая, Ейг - бурозем аллшиальао-гуыуоовцй, ЕГоп -бурозем грубогуиуеовнв оподзолеюшй, БТ - бурозем типичный..

Для характеристики почв ненарушенных лесов заложены дав ка- . твиц - в коренных лесах (кедровнике о темнохвэйнымн я рододендроном короткоплодаш ив кедровнике возраста более ISO ле^ а текже: отдельные разреза в местах произрастания тиса остроконечного.

В.соответствие о цель» исследования набор определяемых .свойств , включал консервативные а динамичные, способные в течение небольшого отрезка времени отражать оыену'факторов. Для этого анализировались следующие свойства; окраска почв по Манселу (воу-

хом виде), гранулометрический состав, плотность'почвы, удельная поверхность почвы {по Кутилеку), определчли содеряанна гуизгоа по методу Тюрина, обменных катионов (Са, Mg,A/,H)подвизишх форм калия я фосфора (по Кирсанову), рн водное вытяжки, Fe по методу . Тамма, Мера-Джексона• и в сернокиолой вытяжке. Анализировали фракционный состав гумуса (по Кононовой-Бедьчиковой), валовый состав мелкозема, илистой и авлевой фракции (на реятген-флуореоцентном анализаторе UKA-30). Проводили влекгронно-мшфоскошпеские исследования для определешш струхтуры пирогенншс включений и новообразований, микроскопический анализ почвенных вшфов, Для микробиологической характеристики определяли соотоякие основных групп мгороорганизмов (бактерии - на мясо-пептонном агаре, актияокицетн -на среде Чапека, грибы и дрожжи - ва сусло-агаре).

Дяя анализа шгрогенных горизонтов кроме традиционных njstMe-няяи оледушие, методы: оценка гидрофобноети по высоте капиллярного поднятия в трубках диаметром 4 см» заполненных мелкоземом; определение теплоты смачивания (да Лшшанову) и каталитической активнооти (по разложению 5^-ной переклей водорода,"учет выделяющегося Og - водным манометром). __

Обработку результатов проводили о помощь» отакдартных отати-огическлх методов (Дмитриев, 1976).

Гддвд, 17.. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ СИЯОТЭ-МЖСКОГО ЭАПОВЕдаИКА •

Иптоюм ^ппдадования. Территория САБЭ относится к Екно-Скхо-тэ-АлинскоЙ горноЦ провинции Вооточпой буроэемно-леейой области (Почвы СССР, 1979),

История изучения бурых лесных почв доотаточио полно ошгеана в ряде монографий (Золя, 1974; Урушадэе, 1987),

Олиоанные впервые Р.В;Ризполотенышм в Предуралье (1М?)н под вироколвотвенными леоамк Европы Рамаяном (1905)**они позже

йшш выделены в горных лесах Крыма и Кавказа (Аптштоа-Каратаев, ■Прасолов, 1933} Захаров, 1954).

Благодаря работам Ю.А.Ливеровского CI94B), Г.И.Иванова (1959), С.В.Зонна (1974), к др. было подтверждено широкое распространение буроземов в лесах Прзморм.

Дяя бурых лесных почв Примори характерны подстилка мор, ио-двр-ыор, редко мулъ, кислая реакция' среда, часто ианасыщеннооть основаниями в результате обогащения обменным Af, високая гумуси- ■ рованность по всему профилю о плавнцм падением значений о о держания гумуса от 10-15? до вниз по профилю, гуматно-^ульватпий со- . стйв гумуса. Из свойств, присущих бурш лесным воех регионов, можно отметить слабую дифференцированность профиля, бурый-цвет 17,5ЗЙ 5/iU7,5J(t. 7/4; IOJf* 6/г - 10*Л 7/4 по Манселу >. высокое содержание оксалато-растворимого железа по всему профилю о аккумуляцией в верхней и средней части профиля. Характер распределения ила по прсфыш в почвах может бить самым разнообразным, содержание ила меняется от 7-10$ до 25-30$ в разных точках исследования. ■ '

В соответствии о названная! свойствами выделяются следующие ■процессы, присущие бурим деснш почвам Приморья: аккумуляция гумуса, Са, Ну, в верхней части профиля, в ряде подтипов замедленная шнерелазати оргешпеокого опада. Огдшшванке н часто наличие метаморфического горизонта, характеризующегося' высоким -содержанием ила, вое больше исследователей связывает о влиянием породи (сильно выветрвлой).

Наряду о недвффер&кщррванишвд почвами на восточных склонах Скхоте-АлинЯ существуют почвы, встречающиеся рядом с бурыми лес-ниш, пмевдпе сравнительно иаломощнпй осветленный горизонт, об-лодаюозса свойствами подзолистого (более кислый, ненасыщенный, о менмйм количеством Те™ , чем горизонты АГи В). В этих почвах

протекает процесс, ведуний к элтоиалыго-яялЕвиальному распределению ряда элементов.

Высказана гипотеза (КарпачевскиЯ, Ильина, 1936)* связывающая происхождении бурых лесных почв Приморья о шароколиотвеннши леса® климатического* оптимума среднего голоцена (около 7 тыо. лет назад), а наличие дифференциации профиля - с распространением современной растительности. Кроме того подчеркивается значительная роль процессов гомогенизации профиля в горяшс почвах (авральный привноо материала, педотурбации, делювиальный процэсс), идущих параллельно о процессами дифференциации. Этим объясняется наличие большого количества^ переходных почв о "недооформированным" профилем.

В настоящее вред« классификация почв заповедника основывается на работах Р^Г.Грачевой, В.О.Таргуяьяна (1977), выделшоютх на восточных склонах Сюгатэ-Алшш ряд от буроземов типичных до подбуров через буроземы иллювпально-гумусовые, грубогумусовае. Классификация проводится в основном по мезо- и макроморфологиче-ским признакам (характер кутан, строение подстилки).

Пдчва Еррерцык ¡ледов срещегдрья и ряз^огоиья восточных скло-

шш^шадзаідива-

В кедровниках: о рододендроном короткошкишым и тисом остроконечным, менее нарушенных пожарами, почвы классифицируются как подбуры, буроземы шшовнально-гумусовые, буроземы грубогумусовые,

чаще недифференцированные. Появление оподэоленности приурочено«

■ )

как правило, к пихтовым, еловым парцеллам на вшюложенных участках склонов. Почвы кислые (їй - 4-6), выоокогтмзгсированпые (содержание гумуса в ВС до 2-4%), слабонепасыщешше в верхней чести профиля и ненасыщенные в.нижней, о аккумуляцией Ге^^ в средней части профиля (табл.2).

• Т&Олшю 2.

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВ! ПОЧВ КЕШШХ ЛЕСОВ СКШТЭ-АЯШСШГО ЭАШВВДШ 4

їїяктяіпгя . TWafflT Глуйлиа, fltaarara,' % pH I^Hjro, СодержзЕИЭ обменннг осно- I? , %

-см. <0,С05 »i чО,СГ ишда. . SSV .-ваш,' -мг.відаІОО Iі

"' 1—1 "'...... "■' ' ■''AypntW ^ ' - ^ '

кедрово- АО '.. 6-П . в/о ■ .:в/о .5,5 wo в/о в/о в/о я/о я/о

•. рододеад- a IW1 32 ' 50 5,4 32,8? 45,0 9,0 1,3 0,0 .0,29

рошгая ÜB 14-17 30 . • 43 5,1 12,6 24,0 6,0 0,8 0,4 0,40

■ (радыюро*-В - 37-40 -29 47 • 5,1 8,4 14,0. 5,0 0,8 1,3 0,98

-ксшодаый)- ЕС :4D-éO 16 . : 21 5,1 4,3 -3,0 2,0, 0,8 4,6 0,56

- - rtypram. тппіята-ідрп-яуутицА

«юво- АО -''2-5 в/о в/о 5,7 в/о в/о в/о в/о в/о

' :родаяеядро-Я ■'.'-'6-Ä4 40 - 68 - 4,7 ' 30,4і 21,0 3,0 3,3- 5,4

нова? с ilS 24«30 ; 42 60 4,5 8,8 8,0 2,0 1,3 14,2

кдвиои В • 30-40^ - 33 : 53 4,9 6,2 6,0 1,0 0,8 13,4

ВС 40-60 -40 62 4,6 6,2 4,0 .0,0 1,3. . 12,5

йуроввм груйлумувовіїй

кедрово-'' ACUSI 6-20 ' : ; 9 "28 5,6 " 35,0* 55,4 15,8 в/о я/о

-тноовая .ДІВ 20-40 ' 13 ' ■.: 31 5,8 4,0 10,9 5,9 2,0 0,0

В ' 40-60 13 29 : 5,5 2,7 9,9 2,0 2,0 1,5

: ВС 60-80 8 ■ Iß ■ 5,7 2,1 5,9 4,9 2,0 2,0

1 дшшчая вргаяичвокие остатки, - неотделимые от почвы.

в/о 0,19 0,77 .1,00 0,60

в/о

0,64 0,71 0,50

rpanymjarpineora9 cootsb mro

Tadoma 3.

Tete mratf rop®DBT firKima, . - ' CoieCTarorft tpamirft. t __'

" ' - _- _T-H.S 0.B-0.2S 0.25-0.T O.T-fl.OS 0.05-Q.CT O.nr-O.QnS <fl.Q05 <n.f1T

ÖJP038M rpyÖOry- AI 0-6 7 7 5 ' 27 . 26 15 13 : 28 .

tiycoEUlt Ha can- AIB §-15 26 14 9 10 16' 13 VI0 23

pcunrrat a' 20-25 30 » 12 10 12 . 9 8 17

B- 40-60 46 20 10 ■ ?■ .5 6 6 ■ ' 12

rpyöOTpyooBHil AI 10-20 I 2 ■ I \ 20 26 23 " 21 50

MB 20-00 : 2 3 2 9 .28 28 28* 55

B' . 30-40 ■ 5 4 a 10. 28 < 16 34 50

BC 50-60 12 10 ■ 7 7 23 * 14 27/. 41

öypo38M BJLTOBB- AQ ■ 5rI0 -I I .. 38 32 16 14; 30

aiiao-iTMTCCFEüa AI 10-20 3 - 4 4 14 28 ' 18 29 47

B- „ 30-50- 10 6 s. 12 22 13 32- 45'

BC 90-100 17 19. 7 10 . ■ 15' ' 9 ■ 23 32

Öyp036« THHEIHKfl AI 0-15- — - ■ 39 ■ 33 13 9 ■ 28

AIB 30-40 15 - 10 . 7'" .10 27' 18 13 31

B 40-50 22 12 8 9 20 16 13 29

BC 50-70 5 IS 9 40 13 10 8. 18

öyposan 0H0S30— AIA2 10-20 I 2 2 18 ■ ■ 4L £0 16 36

JI6BHH8 3 10-25 I I 2 21 . 39 . 16 20 36

B 30-40 5 5 " 3 .16* • 33 16 20 3«

B 55^5 • tf 4 3 10 ' 39 17 22 - .39 ■ "

^ ■ BC . 75-90 15 10 7 II 23 16 .13' 23

Гранулометрический состав почв» как показали исследования, связан со степенью виветрелости породи. Существует две груптш почв (о сильно- и слабовыветрелыми камнями), раслределкве мелкозема по фракдняы_ в которых различает вн. В почвах с сильноэыввт-релыми камнями (наамгролитох) преобладают крупно- и средае-пыле-ватые, песчаные фракции, а в почвах на слабовыввтрелих камнях -фракции ила и мойкой пшш (табд.Э),

Различие в гранулометрическом составе почта на сказывается на морфологических признаках и химических свойствах почв. Встречаются почвы, удаленные на 20 петров друг от друга и различающиеся по гранулометрическому составу и каменистости, которые имеют аналогичные морфологические и химические свойства.

Глава У- 1ЕЗМШШИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И РЕШЮВ НА ГАРЯХ § I. Морфологические свойства.

Наибольшие морфологические изменения на гарях происходят в 4 верхних горизонтах. Сразу после пожара можно выделить два исходных типа верхних шгрогадных гориэоктор; I) полностью сгоревшая старая подстилка и горизонт ¿0 формируют пирогешшй горизонт Ре, богатый углями, обладающий рядом специфических свойств] 2) сгорает лишь верхняя часть грубогумусовой шщ оторфовакной подстилки (что характерно для весенних пожаров особенно). Если в первом случае может формироваться как грубогумусбвая, так и нулевая подстилка . на гари, то во втором случае обычно развивается еще более мощная

подстилка мор (ОЇ-ОТ - АО) оо следами оторфовакности в результаті"

те усиленного роста на гари мхов, багульника-подбела, брусники, плаунов (рисЛ).

01 02 АО,

АІ(АОАІ)

'пожеі|

А$(А0АІ)

пожар.

10-20

«5.

Рг

02

АІ(АОАІ)

01

АОрг АОАІ

10 дат.

20-30 лот,

01 ОТр„ АО, АОАІ

01 02 АО АОАІ

10-20 лет

АЗвт

АІ

01

40-50 0102

АІ

АІ -Д™—»

Рис,І, Схема эволюции подстилок после шжара,

Шрогенный горизонт в нервно 10 лет посла пожара покрывается ' подстилкой мудь, образующейся из опада злаков, кустарников, а сам сменяется пирогенно-дерновым горизонтом (А^РГ). На стадии разно-' кустаргрвсовоЗ гари (10-20 лет) мояет произойти поворот от нулевой к модеровой подотилке из-за разрастания рододендрона сихотивского, багульника-подбала, с превращением в АО р? - органогенный

горизонт, богатый углями. В одучае сохранения кулевого почвообразования (развития лиственных древесных пород) пнрогенно-дерновий горизонт сменяется деряовш о диффузным распределением утлай -А<£>, а затем гумусово-аккумудятивным. Поолепсшсарные сукцессии вдкяжг на собственно гуьуоово-аккумулятавнш горизонты, часто наращивал их мощность.

Характер кутан на щебне, на основании которого вцдаляит тип почв, относится к наиболее консервативным признакам,и сильного изменения его в результате пожаров не обнаружили.

5 2. Физические свойства н водице режимы почв.

Уплотнение почвы, отмечаемое многими исследователями после пожара, наблюдается в первые 10 лет к связано с существованием горизонтов Рг, Ал?г, не разрыхленных корнями деревьев и кустарников. Наиболее плотный горизонт -.в мертвопокровной и кипрейной

' парцеллах. 6 оооковой, где наиболее развито эадернение, он ближе к исходному по значениям плотности.

Верхние горизонты 80-леткей гари имеют широкий диапазон -зна- . чаний штотноети и мало отличаются от значений иоходного фитоцено-

за.

Таблица 4,-

Длотнооть почв на 6-летней и 80-летней гари

Состояние леоа Парцелла Горизонт • Пло^сті^ почвы М ■ ±т

Кедровник' кедрово-шртаояокроэ-ная АОАІ ■ АІА2 0,15 0,03 0,23 0,04

В-летняя гарь мертвопокровная IV 1 0,33 * 0,04

■ ■ кипрейная ДО 0,50 0,15

осоковая ДО 0,23 -0,07

Кедровник кедровая АО. АОАІі лідг, АХВ В 0,36-0,84 н/о 0,43-0,93 " 0,68-1,40 ■

60-летшрі гарь дубовая АОАІ £ІА2» т 0,29-0,65 " 0 7Є-Ї04" 0,78-1,06 ".

В связи со сменой фитоценоза заметно изменяется ражим влажности и - температурний режим почв. Иоследоваяы ■ эначенля влажности . кедровника я 80-летнеЙ гари в течение всего вегетационного периода. Почвы дубово-березового леоа всегда супе почв кедровника. Ооо-¿о эеметна раэница во влажности на пкном, более прогреваемом шелоне. Здесь сформировались' типичные бурозем» о подотилкой муль. В парцеллах о возобновлением пихты я кедра ракяы влажности приближается & исходному кедровнику. Различия во влажности долигошх почв згметно меньое, что связано очевидно о наименьшей прогревав- . ИООТЬО долинных почв. ■ ■

§ Э, Химические свойства. ,' •

ГСтутдатнооть-: Увеличений тИ ввергни* горизонта» сразу поала покара составляет 1-2 единицы (до &-7,5) и исчезает ш первые 6-7 лет поолв покара. Сохранение выооюа значений рй до 8-10 лет наблюдается в ішрогенном гориэонте и в ыартвококровных париедлаг. Изучение кислотности почв по натенам позволило уот«шв?ть,. - что на 6-леткей гари значения рН верхней' части ссповйлкхек до- '

ходим эиачвниям ненаруданяых шчв, чем в нишей и средней часта ■ сопок. Вероятно, это связано о более интенсивным эараоташгеы на- -почвенной растительностью верхней части СОПОК.

. Пґчтуягаотги ґ^оячілг <ЦУЛ <То<>У>»>;ч и ^я.иш^ К«. « «яп.ЖУФВ^Т,, '

содержание свободншс форы р и К увеличивается-на гарях лита, в верх* НИХ горизонта* (К - о 20 до 45 кг/100 р, Р - о а до 4 мг/СОО г) и выравнивается: о появлением растцтехьно<?ти,*

Сппепяание и Фракционный состав гущ-са. Уменьшение влаанооти. прогревание на йіітадую'глубину пирогеян шс почв, более раннее яг; весеннее .оттаивание, увеличение р<шга^отБа мшфоорганиамов и чио-ленвооти мезофауны усиливает минерализации гуыуоа в первые года . после пожара. Наблюдали теяданца» к умея, шенио оодержания - іумуса по всему профили в, первые 5 лет после пожара, В тирагещ 20-35 дет . вместе о формированием дернового горизонта растет моцаостьгорн- • " зонта АІ и содержание гумуса в почве,

Групповой состав гумуса при послепожариоы даоозооотшовленив . изменяется мало: Значения О^^/Сф^"остаются 8 пределах 0,6-0,8: (табл.5). Только в шгрогенном горизонта цроисходагтувеличение'соотношения до 1,2.-, ' , В первые 5 лет происходят уменьшение фракции'ІГК, связанной-о подвижными . в верхних горизонтах почв, Это иэыеиениеоохра-няотся в 80-летнем береанлке. Общее содержание фульвокиолот меняется слабо, но происходит изменение в распределения их по профилю.

Изменение свойств почв на б-летнэй и 80-латней гари

Тайлща 5.

Парцелла Почва Горизонт йте, рН Cáfila Ps, % Сг Углерод фракций, % о? СлЛт

$ шьМ H¿¿04 É?r i ^ ¡¿ "ia ж ___ТОО г 0.5Я_______

кедрово-зеле- бурозем AD 17,6* 4,3 31,6 0,09 0,8 4,4 4,6 0,2 9,9

ноыошая грубогум.АОЯ 7.9 4,6 9,9 0,19 1,0 3,4 4,8 1,9 12,2

контроль,В1 3,9 5,0 7,0 0,27 0,4 4,4 1.7 13,1 12,2

В2 2,1 4,6 3,0 0Д8 0,7 4Д 3,2 7,3 9,7

ВС 1,2 5,0 5,0 0,15 0,6 4,6 4,6 12,4 ■ 15,5

разнонустар- Оурозеио- 30,0* 5,9 45,5 0,35 1,1 3,3 4,0 1,0 ' 7.3

никово-ала- дерновая AI 5,5 4,8 6,0 0,33 0,8 3,7 3,4 . 3,1 9,5

кивая 6-летти BI 2,6 4,9 6,0 0,35 0,7 3,4 5,3 6,0 13,1

гарь Б2 Г,О 5,3 6,0 0,25 0,8 3,4 ГО,2 8,5 10,2

ВС -0,6 5,5 6,9 0,26 0,7 2,2 6,5 8,5 8,5

кедрово-эвле- бурозем АО 36,5* 5,2 41,5 0,20 0,8 1,9 3,7 0,7 8,5

нсаюшная грубагум.АОАХ 13,5 5,4 16,9 0,46 1,4 4,1 3,1 1.2 3,0

ододзол, ¿I 4,4 5,3 9,9 0,43 1,1 5,1 0,3 1,9 9,4

контроль AIA2 1.9 4,7 5,0 . 0,35 0,8 10,2 1.7 10,2 15,3

■ ВС 1,0 4,0 10,8 0,42 0,7 5,1 1,7 8,5 6,8

¡зрезово-раэ- бурозем & 30,7* 6,1 46,5 0,17 1,2 1,4 ■ 2,9 0,7 5,3

нотравная тишгшый ЯВ 7,4 5,6 17,8 0,31 0,9 2,6 4,4 1,7 9,2

гарь 80 КС 3,3 5,7 11,8 0,37 0,7 4,6 1,0 4,6 9,4

лет В2 2,3 5,9 9,9 0,30 0,6 6,0 1,5 6,6 13,4

. ~ ВС 1.3 5,8 9,9 0,21 "0,6 3,9 2,6 9,2 10,5

s включая оргаидчесшяе остатки, неотдашшш от почвы

Если в кедровнике набдодается увелячетіе юс содержания в верхней частя В и АІА2, то па гари значения всех фракций фульвокпслот плавно увеличгааюгся о . глуйшюП.

Зги изменения СВИД0Т елъотвуют о повороте в охорону буроземе-образования.

0-1>.шкчдэ основаїпід. Резкое увеличение обменных Са к (до 114 и 23 мг.экв/100 г, соответственно) в пнрогеяных горизонтах связано о увеличением их удельной поверхности (до 350-600 к^/г) по сравнению с горизонтами'АО и АІ (300-400 и 200-300 м2/г соответственно) и освобождением элементов при озолении подстилки.

При мулевом развитии подстилки происходит увеличение содержа) ия обивнных Са и М} по всему профилю в первые года и изменение имеющегося элювиально-иллювиального ах распределения на аккумулятивный, который сохраняется к терез 80 лет. При развитии гру-богумусовой подстилки оразу после пожара элювиально-иллювиальное распределение' обменных Са и М^ сохраняется, *

На гари при некотором подкислении среды происходит уменьшение содержания ГОаи, в горизонтах АО, ДІ&, А2, что мовдт объясняться кристаддшзаиаей части Ге^, на гарях в; результате большего увлажнения, вызванного мощной оторфованной подстилкой из мхов и плаунов (табл.6). Общий характер (элювиально-иллювиальный) распределения їеш по профилю почвы сохраняется.

Таблица в.

Содержание (%) и рН в почвах 20-летней гари

_гарь контроль

Горизонт М ^одн. И . V

АО(ре) 4,8 8,1 5.1 10,8

АІА2 4,4 4,5 4.5 ,■ 6,8

А2 4,4 4,3 4,4 4,7

Продолжение табл.6. , гарь. контроль

Горизонт M V Ї^ВОЛН. M ' V

Â2B 4,4 3,6 4,3 1,7

И 4,5 3,2 4,7 5,9

реам.' * ♦

АО(рг) 0,30 19,2 0,39 18,6

ЛІА2 0,24 23,1 0,43 38,5

А2 0,18 21,8 0,27 20,4

А2В 0,52 31,3 0,66 21,3

BI 1,06 48,3 0,65 16,4-

M - среднее, V - коэффициент вариации

Йря мулэвом поолепожарном почвообразовании может наблюдаться обратная картина - изменение элювиально-иллювиального характера распределения Feae. на ггкумулятивянй, сохраняющийся при наличии дернового горизонта до 80 лет (табл.5),

ГпаваЛ- СПЩШПЕСКИЕ свойства пирошшых почв

Лабораторными опытами по измерению высоты капиллярного поднятия в трубках о мелкоземом до прокаливания и после прокаливания (200-000°, I минута) установлено,-что при прокаливании горизонтов АО, Ai, А2 и В мелкозем приобретает овойотво гидрсфобности - высота капиллярного поднятия снижалась о 25 см до 1-5 см.

Появление гидрофобвости при прокаливании подтв вращается из- . мененжвм теплоты смачивания (табл.7). Наибольшее изменение произошло в горизонте АХ.

ПрИ исследования этих свойотв в мелкоземе верхних горизонтов 5-лДтней гарв гидрофобном* не обнаружена.

■. Таблица 7«

' .Изменение «плоты сиачиваяия .

Теплота смачивания, кад/г / Горизонт до прокаливания после прокаливания

м г- М ■ . а :;

АО 4,2 . 1.0 6,3 • 0,2 '

А1 ■ 5,7 0,3 , 3,9 0,5

В - 3,4 0,2 ■ 3,0 0;3

Собственно пирогенный горизовт обладает свойством повышенной / каталитической активноотн по сравнению с гумусово-аккумулятивным и органогекнш горизонтами. Оценка каталитической активности проводилась по разложении В^О^ 0 ^етом ввдел^егося водам м»- * нометром (табл.0).

Таблица 8.

Каталитическая активность (ыя 02)

Горизонт/ Каталитическая активность

41 -ненарушенного бурозема типичного 5,3-6,4

А0А1- ненарушэнного йуроэема типичного ; . 6,2-7,8

Ре - гарь 6 лет 17,5-31,8

р,. - гарь 50 лет 15,4-24,3

* Р>---гарь 80 лет . 12,8-27.4

/ ,Глава УП. ЭВОШШЯ ЮЧВ ЦА ГАРЯ?

Развитие почв после пожара может идти по нескольким щгтям > эволюция. В соответствии с существующей классификацией аочв даи Сихотэ-Алння можно вцделить лишь некоторые эволюционные ряди, основываясь на морфологических и химических свойствах почв:

- го -

ГОДБУР» -пожар-*■ ШРОГЕШО- -1-5 лет

БУРОЗЕМ ^ ЕУРОЗЕВДАН ]

ГРУБОПШГСОВЫЙ Í V

5-Ю лет БУРОЗТЗДЮ-

ШКОВАЯ

ШТОКМ _ | 1

ГРУБОГУШСОВДЙ 35-SO 35-50 .

\ лет лет. .

20-35 лет * L

J, БУРОЗЕМ^ ЕЇТОЗаі

шжур типичный Шлшц

АЛЬНО-ГУИУСО-

Пожар в течение 5-Ю лет может изменить тип почвы и общее направление почвообразования на ближайшие 60-100 лет. Пожар формирует многие переходные почвы» которые по существующей классифи-кашш могут относиться к любому подтипу недифференцированных почв ряда подбур - бурозем. Пожар способствует гомогенизации профиля Почз - почти единовременными массовыми вывалами деревьев через 25-35 лет, а также сглаживанием элювиально-иллювиального распределения Ca^j^» м?обм. • Геам.' Ки р (подвижных форм) в случае развития буроземного процесса.. Пожар же способствует уменьшения содержания Реда> в почвах, оподэоленннх до пожаре, где на гарях развиваются почвы а подстилкой мор.

ВЫВОДЫ

І. В среднегорье и ниэкогорье вооточных склонов Снхотэ-Алиня следы пожаров встречаются во ice* почвах. После пожара происходит смена кедровников вторячнши березняками, лиственничниками, дубняками, осинниками, которые составляют одну треть воех лесов заповедника.

2« Пожар уничтожает горизонты О, АО, форкирует яирогекннй , їо^изонт (Pf), который затем преобразуется в горизонт дериово-Шфогенннй (AjP,.) и через 25-35 лет в гумусово-аккумулятивная tü-L. ) ИДИ грубогуиуоозый (AOpf. ). (

3. Сразу после пожара в верхних горизонтах повышаетоя значение 1«, содержание подвижных форм Р и К» обменных Са и М}, содержание фракцаи 2ГК, появляется гидрофобность верхних горизонтов, увеличивается удельная поверхность шрогенных горизонтов, их каталитическая активность. - ■

4. В случае развития подстилки мор поверх пирогенного гори-* зонта на почвах оподзоленных до пожара уменьшается оодерхание

- горизонтах_ АШ, А2.

5. Посяепожаркые оукцесоив связаны о несколькими рядами аво-лкядаи почв: щрогенно-буроэедаая почва эволюционирует за 20-35 дет в бурозем грубогумус овый или подбур в случае развития темнохвоВ^ ной растительности и подстилки мор; или в бурозем типичный, бурозем иллшдально-гуыусовый (35-50 дет) через бурозэмно-дерновув в случае развития дернового процесса в первые 20 лет.

Материалы диссертации опубликованы в работах!

. I. К биогеоценоткческой характеристике буроземов 8 Снхота-Длинском заповеднике (в ооавторстве) // Тезиоы докладов УП делегатского съезда Всесоюзного общеотва почвоведов, г.Таякент, 1985, 0.200. '

2. Эволюция почвенного покрова при лесовоостановлении (в ооавторстве) // Успехи почвоведения (Советские почвоведы ЯВ-му Международному конгрессу). II., 1986, с.142-149.

3. Виогеоценологическая характеристика буроземов Скготр-Алин-ского заповедника (в соавторстве) // Почвоведение, 1985, А 5,

4. Теория буроземообразования * бурые лесные почвы Сихотэ-Аликя (в ооавторстве) // Почвообразование в лесных беогеоценозах, М., 1988. , .

.5. Сферулы в лесных почвах Снхотэ-Алинокого заповедника (в

соавторстве) // Веотн,Моск.ув-та, Сер. Почвоведение, 1968 (в печати).

6. Изменение свойств пота на гарях в Сихотв-Алиноком заповеднике. Владивосток,

Д-77І52 от 22/10-60 г. Зак. G2Up ЛЧі р Л оО. Тш. В/О "З на ни е ".