Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Огромную роль в генезисе лесных почв играет растительный опад листьев и хвои древесных растений, отмирающих трав и кустарничков. В условиях среднетаежной подзоны процессы минерализации и гумификации опада протекают достаточно медленно, вызывая накопление лесной подстилки, которая является источником минерального питания растений, регулирует тепловой и водной режимы почв, служит энергетическим материалом для микроорганизмов и почвенной фауны [2]. Запас элементов минерального питания тесно связан с запасом подстилок и свидетельствует об их трофности, характеризует особенности функционирования биогеоценозов, тогда как их содержание обусловлено процессами трансформации органического вещества, поступающего в почву. Опад в лиственных лесах отличается более высоким содержанием зольных элементов и азота по сравнению с хвойными древостоями, что обеспечивает более высокую скорость минерализации [1].

Лиственные леса среднетаежной подзоны являются, как правило, вторичными и произрастают на месте сплошных вырубок хвойных лесов. Преобладают березовые и осиновые древостои [8]. Целью данной работы являлось изучение особенностей формирования плодородия почв под березовыми, осиновыми и еловыми лесами среднетаежной подзоны Северо-Запада России на почвообразующих породах различного гранулометрического состава.

Объекты и методы

Для проведения исследований были подобраны  стационарные пробные площади в разных типах леса, расположенных в среднетаежной подзоне, в Кондопожском и Пряжинском районах  Республики Карелия:

1)   березняк злаково-разнотравный (60 лет, I кл.б.), почва: подзолистая илювиально-гумусово-железистая супесчаная на  суглинках, переходящих в ленточные глины (названия почв даны по региональной  классификации Морозовой Р.М. [3]).

2)        осинник злаково-разнотравный (50 лет, Ia кл.б.), почва: элювиально-поверхностно-глееватая глинистая на ленточных глинах;

3)        березняк чернично-разнотравный (60 лет, II кл.б.),  почва: подзолистая песчаная на супесчаной морене;

4)        осинник злаково-черничный (60 лет, II кл.б.),  почва: подзолистая супесчаная на супесчаной морене;

5)        ельник черничный (140 лет, III кл.б.), почва: элювиально-поверхностно-глееватая тяжелосуглинистая на ленточных глинах [7].

6)   ельник черничный (50 лет, IV кл.б.), почва: подзолистая иллювиально-гумусово-железистая песчаная на песчаной морене [5].

На всех пробных площадях проведено таксационное описание древостоев, заложены полнопрофильные разрезы, изучены морфологические свойства почв и по генетическим горизонтам отобраны почвенные образцы. Были определены следующие почвенные показатели: содержание подвижных соединений фосфора и калия (методом Труога, КФК-3,  ПФМ), количество углерода и валовое содержание азота – на CHN-анализаторе (Perkin Elmer 2400).

Результаты и обсуждение

Рассматривались две группы биогеоценозов, сформировавшихся на различных почвообразующих породах. К первой группе относятся почвы на ленточных глинах, ко второй — почвы  на супесчаной морене.

Анализ содержания элементов минерального питания (рис. 1) показал, что количество подвижных соединений фосфора в лесных подстилках выше, как правило, в почвах,  сформированных на ленточных глинах, тогда как подвижных соединений калия больше в подстилках почв, сформировавшихся на супесчаной морене.

(1) — Ельник черничный, почва: элювиально-поверхностно-глееватая тяжелосуглинистая на ленточных глинах. (2) — Ельник черничный, почва: подзолистая иллювиально-гумусово-железистая песчаная на песчаной морене.

Рис. 1. Содержание элементов минерального питания в лесных подстилках

 

Было установлено, что в подстилках лиственных биогеоценозов содержание углерода, азота и подвижных соединений калия больше, чем в еловых, как на супесчаной морене, так и на ленточных глинах.  Повышенное содержание элементов минерального питания в лесной подстилке лиственных биогеоценозов обусловливается богатством лиственного опада азотом и зольными элементами и более высокой интенсивностью его минерализации (рис. 2). Это приводит к меньшему запасу подстилки в почвах березовых и осиновых древостоев по сравнению с еловыми.

 

Рис. 2. Относительное содержание химических элементов в хвое и листьях [4]

 

В древостоях, почвы которых подстилаются ленточными глинами, наименьший запас лесной подстилки (15, 2 т/га) обнаружен в осиннике злаково-разнотравном и в березняке злаково-разнотравном (16 т/га), что указывает на благоприятные условия разложения растительного опада (рис. 3). Приведенные на рисунке данные показывают значительно больший запас подстилки в ельнике черничном на элювиально-поверхностно-глееватой почве, подстилаемой ленточными глинами (64,2 т/га).

(1) — Ельник черничный, почва: элювиально-поверхностно-глееватая тяжелосуглинистая на ленточных глинах. (2) — Ельник черничный, почва: подзолистая иллювиально-гумусово-железистая песчаная на песчаной морене.

Рис. 3. Запас подстилок в лиственных и хвойных биогеоценозах

 

Для почв, сформировавшихся на супесчаной морене, значения запаса подстилки различаются менее контрастно: наибольший запас подстилки установлен в ельнике черничном (24 т/га), несколько меньший — в березняке чернично-разнотравном (23 т/га) и наименьший — в осиннике злаково-черничном (21 т/га).

Рисунок 4 показывает  существенное влияние запаса подстилки на запасы элементов питания, которые в подстилках под еловыми лесами значительно превышают таковые под лиственными по всем определяемым нами элементам. Наибольший запас азота (0,35 т/га), углерода (27,8 т/га), подвижных соединений фосфора (53,2 кг/га) и калия (56,1 кг/га) закономерно наблюдается в подстилке элювиально-поверхностно-глееватой почвы ельника черничного. Наименьшие запасы подвижных соединений фосфора (12,5 кг/га) и калия (21,9 кг/га) в подстилке отмечены в почве березняка злаково-разнотравного, а азота (0,23 т/га) и углерода (6,77 т/га) — в почве осинника злаково-разнотравного.

 

(1) — Ельник черничный, почва: элювиально-поверхностно-глееватая тяжелосуглинистая на ленточных глинах. (2) — Ельник черничный, почва: подзолистая иллювиально-гумусово-железистая песчаная на песчаной морене.

Рис. 4.  Запасы элементов питания в лесных подстилках

 

Для более полной оценки почвенного плодородия изучаемых почв необходимо иметь представление о запасах элементов питания как в органической, так и минеральной ее части, где элементы питания представлены в более доступной для потребления растениями форме. Для среднетаежной подзоны согласно Р.М. Морозовой [6] запасы минерального питания в корнеобитаемом 25-сантиметровом минеральном слое почвы являются наиболее репрезентативными.

Анализ данных запасов минерального питания  в 25-сантиметровом слое почвы (рис. 5), показал, что почвы, сформировавшиеся на ленточных глинах, богаче элементами минерального питания по сравнению с почвами на супесчаной морене, причем максимальные значения наблюдаются в элювиально-поверхностно-глееватых глинистых почвах. Это объясняется более богатым химическим составом ленточных глин по сравнению с мореной [3]. Минимальные значения запаса подвижных соединений фосфора (35,5 кг/га) и калия (36,2 кг/га) обнаружены в подзолистой почве ельника черничного, тогда как в почве осинника злаково-черничного отмечены минимальные значения запаса азота (1,7 т/га) и углерода (18,5 т/га).

(1) — Ельник черничный, почва: элювиально-поверхностно-глееватая тяжелосуглинистая на ленточных глинах. (2) — Ельник черничный, почва: подзолистая иллювиально-гумусово-железистая супесчаная на супесчаной морене.

Рис. 5.  Запас элементов питания в 25-сантиметровом слое почв различных типов леса

 

Выводы

·           Сравнительный анализ показателей плодородия в почвах хвойных и лиственных лесов показал, что в целом почвы, сформировавшиеся на ленточных глинах, богаче элементами минерального питания по сравнению с почвами на супесчаной морене.

·           Влияние древесной породы прослеживается в основном  на лесные подстилки.

·           Благодаря богатому азотом и зольными элементами лиственному опаду в подстилках лиственных биогеоценозов содержание углерода, азота и подвижных соединений калия выше, чем в еловых, как на супесчаной морене, так и на ленточных глинах.

·           Более высокая интенсивность минерализации лиственного опада приводит к меньшему запасу подстилки в почвах березовых и осиновых древостоев по сравнению с еловыми.

·           Несмотря на более высокие показатели содержания элементов питания в подстилках лиственных лесов, их запасы выше в подстилках еловых лесов.

Рецензенты:

Федорец Н.Г., д.с.-х.н., профессор, зав. лаб. лесного почвоведения Института леса КарНЦ РАН, г. Петрозаводск;

Бахмет О.Н., д.б.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории лесного почвоведения Института леса КарНЦ РАН, г. Петрозаводск.