Депонирование углерода в фитодетрите на поверхности почвы в среднетаёжных лесах среднего течения р. Подкаменная Тунгуска

Введение . Углерод в лесных экосистемах аккумулируется в фитомассе растений, мортмас-се и почве. Напочвенный фитодетрит представляет собой комплекс фракций отмерших компонентов растений. Особой фракцией мортмассы являются крупные древесные остатки, которые характеризуются относительно сложной доступностью для заселения редуцентами, высокой концентрацией массы на единицу объёма и малой удельной поверхностью контакта с окружающей средой. В зависимости от экологических условий и лесообразующей породы время пребывания углерода в подстилке по подгоризонтам сверху вниз может составлять от 1 года до 700 лет, а для КДО от 100 до 500 лет [3]. В накоплении углерода в бореальных лесах в зоне распространения многолетней мерзлоты крупные древесные остатки (КДО) играют особую роль в связи с медленной и сезонноподавленной деструкцией органического вещества, сдерживающей возврат углерода в атмосферу

[5, 6]. На завершающих стадиях разложения стволы деревьев, которые утратили первоначальную форму и плотность, относятся к фракции ферментации лесной подстилки.

Данных по запасам углерода в подстилке и КДО в лесах с малой хозяйственной вовлечённостью, которые в основном выполняют средообразующие и средостабилизирующие функции, явно недостаточно, что предопределяет актуальность исследований по данной проблеме в бореальной зоне.

Цель работы . Оценка запасов углерода в подстилке и крупных древесных остатках – вале-же и пнях в преобладающих группах типов леса средней тайги в зоне прерывистого распространения многолетней мерзлоты Средней Сибири.

Исследования проводились в Байкитском лесорастительном округе горных среднетаёжных лесов [1] в среднем течении р. Подкаменная Тунгуска. Преобладающими по площади насаждениями являются лиственничные (55%) и темнохвойные (31%) разновозрастные леса, которые в большей степени представлены спелыми и перестойными сообществами. В данной работе изучение запасов углерода в наземном фитодетрите проводилось в 200-летнем елово-кедровом насаждении зеленомошной группы типов леса и в 200-летнем лиственничнике кустарничково-зеленомошном.

Общий запас углерода, аккумулированного в фитодетрите перестойного темнохвойного насаждения на поверхности почвы, составляет 34,8 т С га-1 и в крупных древесных остатках 11,3 т С га-1 (рис.), при этом на пни приходится около трети запаса КДО. В общей структуре углерода напочвенного фитодетрита 32 % приходится на КДО. Согласно среднему диаметру КДО в 15 см, при среднем диаметре живого древостоя в 21 см отпад деревьев произошел в результате естественной конкуренции в процессе развития сукцессии после сильного пожара.

Депонирование углерода в наземном фитодетрите в темнохвойных и лиственничных насаждениях

Лиственничник подвергался неоднократным низко- и среднеинтенсивным воздействиям низовых пожаров [4], которые не привели к гибели большинства доминантов древесного яруса, что установлено по наличию пожарных подсушин у многих перестойных живых деревьев и отсутствию огневых повреждений у небольшого количества древостоя. В результате дендрохронологического анализа пожарных подсушин живых деревьев установлено, что наиболее сильному воздействию огня лиственничник подвергся около 130 лет назад.

В лиственничнике запас углерода КДО составил около 2,5 т С га-1, при этом 78 % составляют крупные ветви лиственницы. Преобладание в составе КДО ветвей, а не отпавших стволов, связано с высокой устойчивостью лиственницы к пожарам, воздействию которых подвергался исследованный древостой, что привело к выгоранию крупных древесных остатков в результате неоднократного воздействия огня. Доля крупного древесного детрита в составе всего углерода напочвенного мертвого органического вещества лиственничника составляет всего около 11%.

Темнохвойные и лиственничные насаждения содержат близкие количества углерода, приходящегося на подстилку, запасы которого составляют соответственно 20 и 23 т С га-1.

Средняя величина запасов углерода крупного наземного фитодетрита, полученная в данной работе для перестойных насаждений, составляет около 7 т С га-1, что хорошо согласуется со средними запасами, полученными в результате модельной оценки запасов углерода КДО по возрастным группам лесов России, равными 9,1 т С га-1 [2].

Выводы . Таким образом, перестойное темнохвойное насаждение содержит углерода в напочвенном фитодетрите в 1,6 раза и в крупных древесных остатках в 4,5 раза больше, чем светлохвойное насаждение того же возраста. Большие различия в количестве углерода, приходящегося на КДО изученных насаждений, связаны с наиболее высокой частотой пожаров в лиственничных экосистемах. При отсутствии сильных высокоинтенсивных лесных пожаров, возникающих в экстремально засушливые годы, в елово-кедровой экосистеме в подстилке накапливается количество углерода, сопоставимое с углеродом, находящимся во всём надземном фитодетрите лиственничника.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №142400113.