Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОСТУПЛЕНИЕ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ОПАДА В СОСНОВО-ЕЛОВОМ НАСАЖДЕНИИ НА ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ КОМИ АССР

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПОСТУПЛЕНИЕ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ОПАДА В СОСНОВО-ЕЛОВОМ НАСАЖДЕНИИ НА ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ КОМИ АССР"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

лч • На правах рукописи

Надежда Львовна СМОЛЕНЦЕВА

ПОСТУПЛЕНИЕ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ОПАДА В СОСНОВО-ЕЛОВОМ НАСАЖДЕНИИ НА ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ КОМИ АССР

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

■ ■ ■ \ МОСКВА — 1979

Работа выполнена в Институте биологии Коми филиала АН СССР.

Научные .руководители — доктор . сельскохозяйственных наук И. С. Кауричев и кандидат сельскохозяйственных наук Н. Ф. Ганжара.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л. О. Карпачевский, кандидат сельскохозяйственных наук 3. Ф. Коптева. / . '•..''' > .

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский Институт лесоводства и механизации лесного хозяйства.' .:-''■";■','..■•*.' \ - -

Защита состоится « 13 » . . . . . 1979 г.

в « 7А. » ч на заседании Специализированного совета

K-li20.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127560, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет.ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в 1ШБ ТСХА,

г Автореферат разослан « 7?» мтм 1$. . 1979 г.

Ученый секретарь ' Специализированного сове!

полент. Л. А. ДОРОЖКИ НА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов Нечерноземья,' повышение продуктивности лесов Европейского Севера обусловливают необходимость комплексного изучения биологии хвойных пород во взаимосвязи с факторами среды обитания. Решение этих вопросов невозможно без глубокого анализа лесорастительных свойств почв. Рост и развитие древесной растительности находятся в тесной зависимости от качественного и ко-, личественного состава, свойств, характера гумификации и минерализации органических остатков, накапливающихся на поверхности почв в виде спада и подстилки.

Для целенаправленного регулирования состава, свойств, процессов образования и разложения подстилки необходимо знать условия ее формирования, важнейшими из них являются: гидротермический и окислительно-восстановительный режимы, количество и состав микрофлоры и микрофауны.-Химический состав .подстилки.—<акумулятора элементов ¡питания зависит также от видового состава биогеоценоза. В связи с этим улучшение лесорастительных свойств почв.возможно путем .регулирования последнего.

Наименее изученной является сезонная динамика процессов превращения органических веществ (опада и подстилки). Недостаточно также сведений о лесорастительных свойствах подзолистых почв, в частности подзолистых почвах, сформированных на двучленных почвообразующих породах. Эти почвы в Коми АССР занимают 40% территории республики. В настоящее время наиболее интенсивно эксплуатируются группы зеленомощных типов леса, повышение продуктивности которых — важнейшая задача лесного хозяйства республики. Это и предопределило выбор темы диссертации. Цель и задачи исследований. Изучали: ¡1) сезонную динамику поступления и разложения,опада и формирования подстилки; ■• .,-

2) факторы, определяющие динамику разложения,опада и

подстилки; .. _________

^Ц^ммЫи^иц Ь^илк и . 1

3) изменение химического состава опада и подстилки в процессе разложения;,

4) качественный состав гумусовых веществ, образующих ся при разложении наиболее характерных для средней таигн компонентов опада.

Объект исследования. Исследования проводились в Чер-намском лесном стационаре Института биологии Коми филиала АН СССР, расположенном в средней подзоне тайги (62° с. ш.). В качестве объекта был выбран сосново-еловый древостой черничного типа. Почва: иллювиально-гумусово-железистый подзол, сформированный на флювиогляциальных песках, подстилаемых моренными суглинками. Основные особенности рассматриваемой почвы следующие: отсутствие пере-гнойно-аккумулятивного горизонта, сильнокнслая реакция,по всему профилю, низкое валовое содержание элементов'органо-генов, слабая обеспеченность мобильными элементами литания '(количество подвижных Р2О5 и КгО колеблется в пределах 0,7—3,1 мг/100 г почвы).

Новизна исследований. Впервые в условиях средней тайги Коми АССР в подзолистых почвах на двучленных отложениях изучены вопросы сезонной динамики органических веществ. Для даного региона впервые иолучен экспериментальный материал о количестве и групповом составе микрофауны почвы и выявлена ее :роль в процессах разложения растительных остатков. Это (позволило судить о некоторых региональных особенностях процессов гумификации и минерализации подстилки. - ''

Практическая ценность. Материалы исследований могут служить основой для регулирования ¡породного состава древо-стоев в формирующихся биогеоценозах 'при лесовозобновле-. нии в .целях повышения продуктивности лесов.

Апробация работы. Результаты работы доложены на расширенном заседании лаборатории лесоведения и лесоводства с участием сотрудников Лаборатории .географии и генезиса почв Института биологии Коми филиала АН СССР, в Железнодорожном мехлесхозе Министерства лесного хозяйства Коми АССР,"на молодежной научной конференции северных филиалов, состоявшейся в 1979 г. в г. Сыктывкаре.

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 2 работы.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов и (приложения. В тексте помещено 40 таблиц и 9 в приложении, 7 рисунков. Список использованной литературы содержит 176 наименований, в том числе 26 — на иностранных языках.

. ;МЕТОДЬЬ ИССЛ ЕДОВАН ИЙ^

Количество опада и,запасы яодстилки^в.исследуемом,типе леса учитывали то методике "Л. Е.;Родина и Н. И. Базилевич (1968). Для выяснения интенсивности и особенностей разложения различных компонентов опада были .проведены два по-, левых опыта. Компоненты опада, наиболее характерные для данного типа леса, помещали в капроновые мешочки и,закладывали на^подстилку, 'повторность трехкратная. О скорости разложения опада .судили иго уменьшению'растительной массы, содержащейся в мешочках в каждый' учетный срок. .',Про-должительность обоих опытов два года. /Зольный анализ растительных остатков выполнен по методу А.'АГ Поповцевой

(1974>- • • - ■.. • . V • :.

Окислительно-восстановительный потенциал »почвы определяли по методике, описанной Д.-С.-Орловым; (1975), с использованием [платиновых электродов;-установленных стационарно в каждьпнгенетический горизонт.. Одновременно .проводили наблюденйяза-температурой » влажностью почвы:.ч

Для учета микроорганизмов использовали ¡методы посева на твердые питательные'.среды. Грибы ...учитывали на сусло-агаре, подкисленном, молочной'кислотой; гнилостные и аммонифицирующие бактерии г- на' 'мясопептонном агаре;; споро'-образующие на среде Мишустинаг (МПАЧ-СА в .отношении 1:1), микрофауну —■ методом автоматической.выгонки (Гиля-ров, 1965). Для.выяснения роли микрофлорыЬгмикрофауны в процессе разложения растительных остатковиспользовали метод Э. А. Огоэз1еу, М.,Р. Н<3д1ипс1 1(1966)., Опыт'^проведен с, хвоей ели,-сосны и:листьями, березы;' повторность четырехкратная. ..........( ■ ':

В целях изучения качественного состава гумуса, образующегося из различных видов растительности, характерной для средней тайги, был.,,поставлен- лабораторный опыт. Различ-. /ные компоненты опада исследуемого фитоценоза.и для сравнения сенозлаковых трав из.-Подмосковья...компостировали в смеси с шеском ^соотношение '1 : 25) три {температуре 22—24° и влажности 60%;(полной влагоемкости. В исходных образцах, а также через 3 дня, 1, 3, 6 и 12,месяцев;инкубировання определяли групповой состав новообразованных- гумусовыхлве;; ществ в водной и .пирофосфатной вытяжках (рН 9,5); Для установления условий гумификации на 'биохимические процессы ¡превращения продуктов разложения растительных остат:* ков параллельно с. лабораторным экспериментом . был. проведен полевой опыт. У "" , *: • • »

'''' 1 ' * 1 " -Я",''

Результаты исследований обработаны статистически. ...

; " , .-' - " ' зг

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

П. Сезонная динамика поступления, разложения опада и условия формирования подстилки

1.1. Факторы, определяющие динамику разложения опада . и формирование подстилки

Гидротермический режим. Вегетационные периоды, в течение которых проводились исследования, были различными по .погодным условиям: первый (,1976) был теплым и влажным, второй (.1977) — теплым и сухим, последний (1978) — прохладным и влажным. Эти различия отразились и на гидротермическом режиме исследуемой (почвы. Наиболее "благоприятное сочетание тепла и влаги в органогенном горизоЪгё наблюдалось, летом 1977 г. (рис. tl). Практически на протяжении всего .вегетационного периода отого года температура подстилки колебалась в пределах биологически активных уровней; (+10—17°).'Влажность горизонта А0 приближалась к оптимальной и характеризовалась величинам» порядка .150— 300% от массы: В предшествующем году период, благоприятный для биохимических превращений, был менее продолжителен—н около месяца. Так, влажность .подстилки вследствие неравномерного распределения осадков характеризовалась резко,выраженными (перепадами: впервой половинё'лета— 150— 200% от массы, во второй, (середина июля — середина августа),---80—120%, в конце вегетации — 350—470%. Органо-генный'горизонт'прогревался очень медленно и лишь к середине, июля температура достигла -Ы0—<12°. В начале вегетационного периода 1978 г. температураь,подстилкн была очень низкой — +il,5—3°, к концу июня —началу июля отмечалось быстрое ее повышение, и на протяжении всего оставшегося летнего периода температура'в верхней части почвы была практически постоянной i( +10—'12°). > ■

Окислительно-восстановительные условия. Основными факторами, определяющими господство окислительных и восстановительных процессов в ¡почвах, являются гидротермические условия — тепло и влага. Они. обусловливают сезонную динамику окислительно-восстановительных^ процессов: наиболее низкие назначения ОВП наблюдаются весной после таяния снега и в раннелетний период (рис. .1); в дальнейшем, по мере повышения температуры почвы, удаления избытка влаги и улучшения условий аэрации почва характеризуется устойчивым аэробиозисом. :Осенью в силу постепенного охлаждения почвы и выпадения обильных дождей величины ОВП снижаются, но все же в этот период они несколько выше, чем весной.

Почвенная микрофауна. Результаты изучения почвенной микрофауны показали, что сточвенные беспозвоночные рас-

I. Динамика температуры, влажности и окислительно-восстамовительного потенциала органогенного горизонта иллювиально-гумусово-железистого

подзоле:

--.197б г»,--- 1977 г.,---1978

А

Хввя ем

|М

л *

лт сши

Зеленые мхи

49

Ю

г.*

Листы березы

Лл,

I

■Висты брусники

Сфагновые мхи.

I г. Л 4 2 3. 4

Злашые праеы

Им

' 2 Л ■.',♦

>?ис.2. йначика группового состава органических »«¡ест», г извлекаемых пирофосфатяой вытяжкой «з различии*

компонентов опада: V А - лабораторный элсларимеит; Б - полевой экспеои-кеит; I - исходные образцы; 2- через I месяц, 3 - через 3 Месяца, 4 - через I год разложения; углерод ж % на сухуо навеску; . Г л г углерод "гуниновых кислот";

' - ■ ; ; -; углерод "4ульвокислот".

Таблица 1

Влияние почвенных беспозвоночных и микроорганизмов на скорость разложения различных компонентов опада в лесу

Компонент опада Исходная - Г- 28/УН -77 25/УШ -77 11/\Ч1- -78 14/уШ-78

масса 26.У.77 ' ' масса,; г % к исходной масса, г > % к ис-, ходной масса, .Г". % К ИС-, ходной масса,: ' ' •"г;*; %' к исходной

Хвоя ели Хвоя сосны -Листья березы

Хвоя ели^ Хвоя сосны Листья березы

5,00 5,00 5,00

5,00 5,00 5,00

Контрольные участки (без нафталина)

4,81 ±0,02 4,8 4 ±0,01 4,00+0,01

,96,2 96,8 92/)

4,74±0,00 4,65+0,00 4,46±0,05

91,8 ; эз.о 89,2

3,10+0,01 3,39±0,01 2,95±ОДЗ

Опытные участки (с применением нафталина)

. ' ' .-Г ,.>- '

4,91 ±0,02 4,87±0,02 4,67+0,02

>98,2; 93,4

4,78±0Д)1 4,87±0,00 4,58±0„06

95,6

97,4'з

91,6

3,89±0,00

Гз,90 ±0,02

3,22+0,03

68,0 67,8 59,0 :

77,8 -78,0 ! 64,4

3,40±0,001

3,38+0,01

2,93+0,03

3,87 ±0,03 3,88+0,03 3,16±0,02

68,0 67,7 58,6

77,4 77,6 63,2

пространены в основном в органогенном слое почвы. В 1976 г. общее .количество микроартропод оказалось равным 18556 экземплярам на 1 м2, что в первую очередь обусловлено низкими температурами в горизонте Л0 в это время. В июле и августе вследствие прогревания подстилки наблюдалось активное развитие микроартропод (численность их возросла в два раза по сравнению с количеством микроартропод'в предыдущий период). 1

В 1977 г .во все сроки, за исключением осеннего периода, общая численность беспозвоночных была значительно выше, чем в 1976 г. * . -

Среди изученных групп мелких членистоногих преобладали сапрофаги (клещи и ногохвостки) —90,8 и 95,3соответственно в .1976 и 1977 гг. > " •

Почвенная микрофлора. Исследования показали, что среди изученных групп микроорганизмов преобладали неспороносные бактерии. Наибольший удельный вес имели флюоресцирующие бактерии — 80,5% общей численности. .Остальные 19,5% составляли желто-пигментные бактерии, микобактерии и 'бациллы. Микрофлора распределялась ino подгоризонтам подстилки неравномерно. Верхний, менее,, гумусированный слой богат флюоресцирующими ; бактериями, численность ¡ которых в 6 раз;больше, чем в торизонте"А0. Желто-пигментные бактерии и бациллы, характерные для более поздних стадий разложения органических веществ, преобладали в нижнем горизонте подстилки.

Из спорообразующих бактерий в подстилке исследуемого иллювиально-гумусово-железистого подзола обнаружены Вас. idosus, Вас. cereus, Вас. megaterium, Вас. mesentericus. Среди грибной микрофлоры господствовал Pénicillium. ;*

Сравнительная характеристика роли почвенных беспозвоночных и микрофлоры в разложении лесного опада. Результаты толевого эксперимента .показали, что при подавлении деятельности микрофауны скорость разложения растительных остатков замедляется, при этом она зависит от вида разлагающегося материала. Наименьшие различия в разложении растительных остатков при исключении беспозвоночных из этого процесса и при их участии наблюдались в опыте с опадом листьев березы. За два теплых :сезона (с 26 мая 1977 г. по 14 августа -1978 г.) потери массы листьев березы составили 41,4% от исходной, при отсутствии беспозвоночных — 36,8%. Таким образом, в результате исключения почвенных беспозвоночных из процесса разложения листьев березы скорость его снизилась на 4,6% |(табл. 1). Масса медленно разлагающихся компонентов — хвои сосны и ели — за сравниваемый период в естественных условиях (контроль) уменьшилась соответственно на 32,2 и 32,0% от первоначальной, на площадках, об-

работанных нафталином, — на 22,4 и 22,6%. Доля участия микроартропод в разложении опада хвойных 'пород значительно выше, чем в.разложении лиственных. В:присутствии мелких членистоногих (процесс преобразования хвои сосны и";ели протекает примерно на 20 и 30% быстрее, чем.'без их участия. Однако решающую роль в разложении растительных остатков в исследуемой почве выполняют микроорганизмы. .* .

1.2Л'Динамика поступления, разложения опада и формирование подстилки "

Исследованиями установлено, что в изучаемом, насаждении. количество опада древесной и мохово-кустарничковой растительности в 1976 г. составило 28,9, в 1977 г. — 34,2 ц/га. Преобладающей фракцией в его составе является, опад-'древесного: полога — 90% общей органической массы >(табл. <2). Значительную долю в опаде древесной растительности составляет хвоя ,сосны—.40,1%, что согласуется'с составом* насаждения.'В течение года опад поступает на,поверхность: почвы неравномерно: „ летом — около 15%, осенью -— около 25%," в'зимне-весенний период — около 60%. . . 'л.

Таблица 2

Состав и количество опада (в числителе — 1970 г., в знаменателе — 1977 г.)

> * ' 4 ' л , :: 1 - 'С*

Фракционный состав 1 I Июнь Июль Август ■ хо ,, « ' н, • и о и • О" . ХО . "I- к • <-> >Я " О г ч Всего (за год

Хвоя. ели. 0.46 0.28 ; 0,22 0.10 2.21 3,27

0,18 0,03 0,03 0,10. 2,32 2,71

Хвоя сосны * 0.35 ' 0.22 1,28 Э.ЗЗ •6.68 10,86

0,26 0,12 ,1,54' ' 3,36 7,48 12,76

Листья березы. • — , :— 0.24 0.72 4,38 5.34

0,28 — 0,26 ,0,70 4,74 5,98

Стробилы СОСНЫ' :> 0.20 ,0,26 Д:-- ___ —. 0.46

0,30 0,07 _ . • — — Г 0,43

Ветки, шишки 0,11 0,13 0,82 ■ — 5.00 6.06

0,26 ,0,10 0,88 __ 6,13 7,37

Труха п' 0,15 0.25 0,59. • 0.09 -0.25 1,36

0,18 0,07 0,66 0,10 0,77 ч 1,78

Итого опад древесного полога 27,35

-> 31,03

0,99 ,

1,05

Мхи - * ■ * 0,57

2,09

Существенная роль в формировании подстилки принадлежит опаду мохово-кустарничкового ; яруса, на долю которого приходится 10% общего количества. Он представлен преимущественно мхами — 66,5%. Максимальный удельный вес в структуре опада имеют зеленые мхи: Ркигогшт зр1еп(1еп8, Ну1осотшт эсЪгеЬеп.

В динамике разложения опада и подстилки в опытах I и II наблюдались различия, связанные не только с различными сроками закладки опытов, но главным образом с неодинаковыми погодными условиями летних периодов 1976 и 1977 пг. Однако, несмотря на это, выявлены общие тенденции в ходе разложения растительных остатков |(табл! 3). Так, по интенсивности разложения в обоих опытах в убывающем порядке следуют: хвоя сосны, листья брусники, хвоя ели, зеленые мхи, сфагновые ;мхи; ветки. Наиболее значительно уменьшалась масса у листьев березы. Продолжительность'периода наиболее активного разложения изучаемых компонентов опада неоди-накова.'.Наиболее существенно уменьшалась масса листьев березы в течение лервого года, в дальнейшем темп разложения резко снизился. Для опада хвойных .пород и листьев брусники этот период еще более длителен—'соответственно около 1,5 и свыше 2 лет. ' *:

Процесс разложения мхов находится в зависимости от гидротермических условий года. Так, во влажном ,1976 г. мхи практически не разлагались, напротив, масса мхов, сорванных и иомещенных в мешочки, увеличивалась. В относительно сухом 1977 г. разложение мхов протекало непрерывно в течение всего ..теплого периода.

Запасы подстилки в годы наблюдений колебались в пределах 37,9±|1,4—42,6±1,3 т/га. Преобладающей фракцией являлась труха — 14,67 т/га, из них 3,09 т/га приходилось на фрак- • цию ¿'диаметром частиц < 1 мм. Вторую по содержанию в подстилке группу составляли корни древесной и мохово-кустар-ничковой " растительности—11,70 т/га. Медленно разлагающиеся 'Компоненты опада — ветки, шишки, кора — составляли 8,52 т/га.; На хвою ели, сосны, листья березы, брусники, черники, мхи приходится лишь 6,20 т/га.

II; Изменение химического состава опада и подстилки . в процессе минерализации

Химический состав различных компонентов опада определяется видом растительности. Самое высокое содержание зольных элементов и азота свойственно листьям березы — 4,49% на сухое вещество. Затем в убывающем порядке следуют: листья черники — 3,83%', сфагновые мхи—3,46, хвоя ели— 3,44, зеленые мхи — 3,28, листья брусники—3,16, хвоя сосны—

, . Таблица 3

Сезонная динамика разложения опада (потеря"массы, % к исходной)- " ^

. ■ ■ » ' Г' ! . . '' Компонент опада ' Опыт 1 (заложен 8 июня 1976 г. Опыт II (заложен 23 августа 1976 г.

19/ПУ— 76 * К £ ем , 21/1Х—76 и—л/гг ЗО/УШ—77 оо [ • > о N. г-¿ л , С1 19/VI 1—7.7 1 . 1 1 ЗО/УШ—77 . 3/У1—78 оо Г» д > 13/УШ—78

Хвоя ели . . . ... . . . . 25,3 27,2 39,7 44,0 46,2 11,1 17,4 19,2 27,7 28,0 | 28,8

Хвоя сосни . . . . •..... зад 39,1 41,5 48,4 55,6 56,0 16,0' 25,7 32,4 33,9 36,6 - 38,5

Листья березы........ '45,3 '50,0 51,5 51,9 ' 52,6 51,8

Листья брусники :...... 34.0 37,0 38,1 46,4 48,4 53.6 15,1 22.0 .25,8 ; — 28,0 35,5

Зеленые мхи . ........ 5,1 . 64 4,0 8,3 10,2 21,9 16,2 26,8 28,2 , 30,8 32,5

Сфагновые мхи....... 18,0 21,3 7,6 15,3 20,0 . 20,2 ,19,0; 20,0 21,3 24ГЗ ! 25.0 26,7

Ветки . :. . .* . . '..... Ч-О" 9,4 10.2 13,2 — 20,0 ■' — • — ■ — ' — —

А,'............ — — — — — ; — •11,7 19,0 23,4 — — 25,5 .

А»"-. ........ . . . — — — — — — 11,5 19,5 — ■ — — 28,7

Примечание. Данние отсутствуют.

2,55. Основными элементами*во' всех компонентах опада являются азот и кальций—160—70%«от.общей,суммы;„далее,следу; • ют: «алий .14^18 %Й кремний — 6—10, "магний и г фосфор ~ 5—7, железо, алюминий; натрий ^¿0,3—4%."Главнейшие органогены составляют 35,2—46,4%:Л1*; - ,

-Зольные элементы, .высвобождающиеся из разлагающихся растительных остатков;чмы*условно разделили* на 3 группы: I "группаэлементы, скорость'; вымывания которых зна- * чительно превосходит^ скорость разложения опада;, IIскорость выщелачивания приближается; к скорости 'потери раз: лагающейся,Гмассы;;Г11;>-^сте1пёнь''освобождения, элементов. уступает степенн;разлож"ения растительных остатков ¿(табл. 4).ч Н аиболее ^рдвижньг во; всех; ср авниваемых. компонентах'-опа-• да'щелочные элементы—Ыа и .и Р вовлекаются в биологический „круговорот ; из « большинства 'видов растительных остатков медленно, Са, Ре,-А1, Мп-г^вамедлетю. ; 1.: -

'В изучаемом^древостое!в подстилкуежегодно поступает. с опадом около 50 кг зольных элементов.и 30 кг азота.на '1 га. Количество зЬльныхТэлемёнйвГ'и^а^ вЧлисто-"

вом опадс древесной растительности — соответственно около 40 и 26 кг на 1 га. . ; -

ч •«■.' ..г' ' '.■■-.■'•-""', . Таблица 4;

.Группировка зольных элементов по скорости их высвобождения.. -i*\ из разлагающихся компонентов опада ' ,

Компоненты опада Группа .

" - , I ; • : <11 III

Хвоя сосны .. . :. Хвоя ели .. . v . Листья березы ; :л\- . ' . Листья черники - . .' . Листья брусники'. .. : • Зеленые мхи . .' : . : Сфагновые мхи . . , Подстилка: ' . -До' . . . . . Л„" . . -.....' . " • . . ..." ..." _ -Ч. .... > Na. К * Na, К, Mg. Na, К, AI Na, AI, Si Na, К. Mg' Na, K' Na, Mg,-K,"P Na," K, Mn ; Si, Mg, P P v Ca, Mg, P Ca, Mg, Р. К Mn, P, , . Mg .. • -Fe ' Fe, Mg, P Fe, Mn Fe, AI, Ca, Mn Fe. AI, Ca,:Si Fe, Si Fe -Si, Fe, Ca, Si, AI, Fe, Ca; P Si, AI, Ca Si, AI, Ca Si, AI, Ca, Mg, P

Зольные элементы Ъпада мохового покрова составляют около 7-кг 1(14%); кустарничков — около 3 'кг на 1 га. В тече-г ниё .года в 'биологический;круговорот вовлекается» 16 кг золь-*; ; ных элементов на 1 га;,азот,'П'рактически не вовлекается в бйо-круговорот. При "этом определяющее значение имеет опад бет резы ~ 7 кг/га;* илин3,7%^ма'ссы элементов. Затем в убывающем пор'ядке\следуют: хвоя",сосны36,2%, листья .черни-■ ки—8,8, хвоя сосны—5,1, зеленые мхи — 3,7, сфагновые мхи— "1,5, листья брусники —1,0%; - ■

Зольные элементы высвобождаются из подстилки, изучаемого насаждения с меньшей скоростью, чем из опада. Особен~ но 'прочно ею удерживаются органогены Са, Мд и N.

ПЬ Влияние различных компонентов опада и условий их разложения на групповой состав новообразованных гумусовых веществ

III.1. Динамика разложения растительных остатков /' Г ' и реакция среды

В результате наблюдений за интенсивностью разложения растительных остатков в лабораторных условиях были выявлены ее максимальные .значения для сена злаковых трав и листьев .березы (табл. 5). Процесс разложения этих компонентов опада практически начинается с момента закладки опыта, что, по-видимому, объсняется высоким содержанием в них легкогидролизуемых соединений. Для хвои ели, листьев брусники, зеленых, мхов характерна невысокая скорость разложения, за год 'потери массы у них составили соответственно 40,0; 35,5 и 30,0%.

|В условиях лабораторного эксперимента процесс разложения происходит непрерывно в течение всего года. В полевых условиях растительные остатки разлагаются лишь в теплый период года, при сочетании тепла и влаги, обеспечивающих интенсивную деятельность основных агентов разложения. Другими словами, период активного распада органических остатков в естественных условиях крайне ограничен.

' Сравнение скоростей разложения компонентов опада в полевом и лабораторном экспериментах показало, что в первом случае процесс разложения протекал более энергично, чем во втором. Эти различия, по-видимому, вызваны неодинаковыми условиями.конкуренции, микроорганизмов за мобильные формы 'питательных элементов. В лесу опад постоянно поступает

„А. .<• и.. ' . ч.. ;

;?* ' Таблица 5

Динамика разложения растительных остатков в лабораторных условиях

у Компоненты опада •л* ■■ .1- • ' ' Исходная масса, г Потери массы, % к исходной

3 дня 30 дней 90 дней 480 дней 3&0 дней

Хвоя ели . ......... . 2,0 0 12.5 22,5 37,5 40.0

Хвоя сосны......... 2,0 0 12,5 27,5 47,5 50,5

Зеленые мхи......... 2,0 0 12,5 20,0 20,0 30,0

Листья брусники....... 0 10,0 20.0 30,0 35,5

Листья березы........ 20 5,0 22,5 37,5 55,5 68,5

Злаковые травы ....... 5,0 27,5 55,0 75,0 85,0

йа "поверхность пбдстйлки в течение - года, что -.способствует обогащению ее легкодоступными для'гмикроорганизмов: элементами литания. 'Кроме того, измельчение опада 'почвенными беспозвоночными 'благоприятствует усвояемости его микрофлорой. ' ''.'"> . ' • ' *.

По мере разложения растительного материала отмечалось подщелачивание раствора. Амплитуда колебаний показателей рН за5год инкубирования хвои ели/и сосны' составила?соответственно '1,45 и 1,30,зеленых и сфагновых мхов —1,20 и* 1,10, листьев брусники, березы,и-злаковых трав—:0,2," 1,60 и 1,70. Динамика . реакции среды,/при - разложений^ растительного'материала 'в* естественных условиях имел а тот 'же "характер,1" что и в'лабораторных, однако'амплитуда колебаний значений рН в толевом' эксперименте для всех видов растительных остатков была незначительной. . ' • . Наблюдалась связь между'величиной ^кислотности и" скоростью разложения растительного материала:'чём выше рН, тем интенсивнее разложение этих компонентов.

11 1.2. Динамика группового состава гумусовых: веществ,

образующихся в процессе разложения опада

В лабораторном . эксперименте -максимальное' количество органических веществ и в их составе «фульвокислот» было извлечено из свежих растительных остатков :(рис; 2). В комло-стах" последующих • сроков наблюдений их количество постепенно уменьшалось, три относительно 'постоянном содержании веществ типа >гуминовых;,кислот. В полевом эксперименте .тенденции снижения}количества «фульвокислот» в. растительных остатках по истечении времени ;не обнаружено.' Содержание же*«гуминовых-кислот»; при;некоторых 'колебаниях было таким же^ как и в компостах лабораторного эксперимента. Учитывая также, что'в 'проточных условиях нолевого опыта значительное количество - «фульвокислот» выщелачивало.^ в нижележащие горизонты,можно-^сделать.(предположенийо более низкой устойчивости к минерализации «фульвокислс?;^, образовавшихся,в* лабораторных условиях. Возможно такя -.что.в естественных условиях разложения емкость как зумпф* цирующейся, так и минерализующейся частй"'растительног. материала была более высокой. В связи'с этим в каждый учетный срок обнаруживали более высокое количество извлекаемых органических веществ, а в их. составе соединений" тина фульвокислот.-- ' - ~ '- .

Самыми' низким . отношением. Сг.к к Сф.к . характериз-ова--лись экстракты из свежих образцов. В «процессе гумификации в течение 'первых шести . месяцев это отношение постепенно

12 4

увеличивалось, а к годичному сроку оно практически стабилизировалось. :

Качественный состав новообразованных гумусовых ве-ществ"обусловлен как химическим составом разлгающегося .^ субстрата,''так и условиями его гумификации, от которых зависят скорость минерализации гумусовых соединений и характер их закрепления минеральной частью почвы. Кислая среда, низкие температуры и умеренная или избыточная влажность органогенного горизонта определяют специфический состав микрофлоры. В подстилке исследуемой почвы грибная микрофлора более активна, чем в вариантах лабораторного; эксперимента. В комностах наибольший удельный вес имеют бациллы и желто-пигментные бактерии, характерные для более глубоких этапов разложения, тогда как в , подстилке доминируют флюоресцирующие -бактерии. ;В результате соотношение Ср,* к Сф.к в компостах значительно шире, чем в подстилке. В естественных условиях процессы гумификации очень ослаблены и образуются .преимущественно соединения типа фульвокислот, обладающие высокой миграционной способностью.

, . Общие выводы

>1. В исследуемом средневозрастном сосново-еловом древостое черничного типа в среднем в год поступает 31,5 ц/га органических остатков.-Лреобладающей фракцией является опад древесной растительности; на долю опада кустарничкового и мохового ярусов приходится >10%. Около 60% опада поступа-* ет в зимне-весенний отериод, около 25%—осенью и 15% летом.

2. Скорость минерализации органических остатков в изучаемом фитоценозе составляет в среднем около 30% в год и определяется'как видовым их составом, так и условиями разложения. Низкие температуры почвы, частая переувлажненность, высокая актуальная кислотность (Обусловливают .преобладание в подстилке мелких почвенных сапрофагов — клещей и ногохвосток, а среди микроорганизмов—штаммов, вызывающих неглубокие .процессы преобразования органических веществ. Всё это приводит к замедленному разложению лесного опада и образованию на поверхности почвы грубогумус-ной подстилки. . - ..

■3. Запасы (подстилки в исследуемой шочве колебались в пределах 37,9±1,4 — 42,6± 1,3 т/га, постепенно уменьшаясь . с весны до конца лета и значительно возрастая с осени до начала весны. Биологический круговорот веществ сильно заторможен ((отношение биомассы подстилки к биомассе опада — 13,4). При отсутствии перегнойно-аккумулятивного горизонта подстила является специфическим аккумулятором зольных элементов и азота — их запас в ней составляет ~ 1040 кг/га.

;4::<По содержанию ;|зоЛьныхГ:элеМектов,® и . азота сравниваемые. компоненты опада мож}ю расположить'в следу1о1дий "ряд:'/листья • березы>листья ' чёрники> сфагновые мхи>хвоя ;ели>зеленые мхи>листья брусники>гхвоя сосны."-Для:изучаемого фитоценозатхарактерёнкальциево-азотный тип химизма. ' ■ 5.' Интенсивность-выщелачивания гзольных" '..элементов,согласуется со скоростью разложения;опада*-'Максимальное высвобождение элементов- из;растительнь^остатков наблюдается в начальный": лёриод |( 1—3 месяца) .¿Наиболее быстро элементы вовлекаются^ биологический круговорот'из листьев березы и черники, медленнеешсего-т- из хвои ели. '

Среди зольных'элементов К;и^а\*вовлекаются в биологический: круговорот лочти'из^всех-компонентов опада; ускорен-, но; и Й-— медлеино;:Са,~А1 и Ре ^замедленно. ■ •

6. Наибольшая роль в обеспечении; исследуемого насажде-* ния элементами 'питания'принадлежит^ опаду .листьев, березы и хвои{сосны. -,Ежегодно;в;подстилкуАони/.возвращают» 12»и" 18 кг/га зольных элементов,".из которых 43,7 и 36,2%. в течение года 'переходит в'доступноё"для;растений состояние.-' .

7. Особенности' группового; состава:. 1ьколичество новообразованного гумуса, "связанные с{ видом разлагающегося материала, в осн6вном;.объясняются,;'различным11 ¿темпами ми-' нерализации растительных остатков: и'.образующегося гумуса, а в его составе в первую.очередь" веществ-типа фульвокислот.' Существенным - факторо'м,'^обусловливающим: .^соотношение процессов минерализации?и?гумификации. 'Органических ;веществ,- "г- является/ Гпосгупление.' в к разлагающийся -« м атери ал свежих .растительных'остатков^в'.вйде'летне . »

''!М'^Практйческиё-рек6мёндации''' --у - ' ,

*»"-' '-'• ' . г.. . ^

• »1. 'Для улучшения 'лесораститёльных^ свойств . изученной почвы можно 'рекомендовать: в<составе.хвойных'насаждений примесь березы [»'.¡(около.; 15.%",общего;:количества и деревьев). При таком, количестве»березы,* с опадом .ее, в:силу, энергично-.-го разложения ♦ в, биологический ^круговорот; будет вовлекаться1 наибольшее по сравнению с другими компонентами количе-* ство :зольных элементоВ и'азота."Опад'ёе-листьев, богатый„;М, Р,- Са и\Мд, способствует повышению их^содержания'в почве*, .и благоприятно-сказываетсяна'-режимё[питания елилпсосны., ■* 2. Исследуемый'древостой;'характеризуется Л недостатком; азота и калия в листьях'и'хвое,1 что- является одной из причин," ограничивающ11х-рост, древесной/раститёльности. Поэтому-для" улучшения лесорастйтельных?*свойств:'почвы-в перспективе; следует' предусмотреть лрименёние/азотно-калийных ^удобрений: Для установления оптимальных ¡доз минеральных удобре-ний'.необходима постановка.специальных опытов.1;:. •?• •-....: :л:;л 14 / »■ ♦ -- * " " : .'"-. " *" .

Список опубликованных ра(н>т

1. Сезонная динамика выщелачивания зольных элементов из опада в условиях средней тайги (в соавторстве)'—Изв. ТСХА, 1978, выл. 1.

2. Влияние различных видов опада и условий разложения на групповой состав гумуса. — Тезисы молод, научн. конфер. северных филиалов АН СССР, 1979, Сыктывкар.

Объем 1 п. л.

Заказ 1696.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева , 127550, Москва И-550, Тимирязевская.ул.,-44