Изменение свойств почв лесной экосистемы под влиянием антропогенных нагрузок
Автор: Ишбулатов М.Г., Чурагулова З.С., Юмагузина Л.Р.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Землепользование
Статья в выпуске: 1-5 т.13, 2011 года.
Бесплатный доступ
В лесной экосистеме почвы лесных питомников наиболее подвержены антропогенным воздействиям, где за короткий период происходит агрофизическая деградация почв и почвенного покрова ведущая к резкому сокращению плодородия.
Лесные ценозы, лесные питомники, серые лесные почвы, обесструктуривание почвы, физико-химические показатели почв
Короткий адрес: https://sciup.org/148199829
IDR: 148199829
Текст научной статьи Изменение свойств почв лесной экосистемы под влиянием антропогенных нагрузок
Территория Башкортостана расположена в пределах южных отрог Уральских гор, являющихся рубежом между Европой и Азией, границей между двумя физико-географическими областями – Русской равниной и Западно-Сибирской низменностью. Она отличается своим природным богатством, разнообразием и издавна привлекала внимание не только ученых-исследователей, но и арендаторов и разработчиков недр и лесопромышленников. Последние наносили ранее и в настоящее время продолжают наносить большой ущерб природе уникального края вообще, и лесной экосистеме в частности.
Общеизвестно, что леса и особо охраняемые природные территории, расположенные среди лесов, в основном являются главными очагами сохранения ландшафтного и биологического разнообразия. А это маловероятно без сохранения почв и почвенного покрова. Почва, как один из важнейших компонентов биосферы, подвержена различным антропогенным воздействиям. В лесных экосистемах такие воздействия в значительной степени испытывают как покрытые лесом площади, так и почвы питомников. В ряду деградационных явлений одно из важных мест занимает процесс обесструктуривания – потери водопрочных структурных отдельностей в почвах. Этот процесс наряду с другими явлениями как дегумификация, ухудшение водно-физических свойств, подкисление, обескальцинирование, снижение активности ферментов приводит к негативным последствиям, в результате чего
наблюдается истощение и «усталость почв». Однако, если факт нарушений почв сельскохозяйственных угодий фиксируется многими авторами, количественные оценки процессов, происходящих в лесной экосистеме при антропогенном воздействии представлены редкими работами. Такие площади в республике имеют распространение, но остаются мало изученными. В этих условиях оценка изменений структурно-агрегатного состава почв различного назначения для разработки мероприятий по предотвращению необратимых негативных последствий приобретает особую актуальность.
В целях всестороннего изучения изменения структурного состава в лесных ценозах (естественные леса, лесные культуры, лесные питомники), были заложены постоянные пробные площади (ПП) и почвенные разрезы (Р). Описывался растительный покров, отбирались пробы почв по генетическим горизонтам. Все работы проводились руководствуясь общепринятыми в лесоведении и почвоведении методами [1-3], в соответствии с классификацией по РБ [6]. Изучение влияния лесной растительности на изменение морфологических особенностей и физико-химических показателей почв производилось путем сравнительной характеристики почвы пашни и почвы ризосферы сеянцев под пологом леса на одинаковых разновидностях почв в пределах одного типа. Подробное описание лесной растительности проводилось в выделах, прилегающих к питомникам.
Исследования проводились на опытных участках государственных учреждений: ГУ «Аскинское лесничество», ГУ «Уфимское лесничество», ГУ «Туймазинское лесничество» Министерства лесного хозяйства РБ, заложенных в разные годы научными сотрудниками БашНИ ЛОС ВНИИЛМ и специалистами лесной почвенно-химической лаборатории Мин-лесхоза РБ.
Опытный участок №1. Расположен в 5 км на юго-восток от д. Тульгузбаш (56о13´ с.ш., 55о30´в.д.) в выд. 8 кв. 81 Тюйского участкового лесничества ГУ «Аскинское лесничество» РБ, в лесах первой группы. Общая площадь составляет 22,0 га. Тип леса – березняк, сформировавшийся в елово-пихтовом насаждении, средний состав – 6Б2Ос1Е1П+Лп, средняя полнота – 1,18, VI класс возраста, I бонитет, средний запас– 330 м3/га. Тип условий местопроизрастания насаждений – С2 и относится к снытьевой группе. Среднее количество подроста под пологом древостоя: ели – 2,1, пихты – 2,0 тыс. шт/га. Средняя высота колебалась от 0,8 до 2,1м, а возраст от 23 до 34 лет [4, 6]. Антропогенная нагрузка привела к некоторым изменениям агрегатного состава почв. На опытном участке выделены серые лесные почвы глинистого гранулометрического состава. Они сформировались на делювиальных желтоватобурых глинах. Почвы характеризуются хорошо развитым почвенным профилем. Средняя мощность гумусового горизонта составляет 18 см, с колебаниями 15-24 см.
Таблица 1. Коэффициенты структурности и водопрочности агрегатов серых лесных почв (ГУ «Аскинское лесничество»)
|
Глубина горизонта, см |
Фракции 1,0 и >0,25 |
Коффи-циент структурности |
Сухое просеивание |
Мокрое просеивание |
Коэффициент во-допрочности агрегатов |
|||
|
>1,0 |
>0,25 |
>1,0 |
>0,25 |
>1,0 |
>0,25 |
|||
|
Контроль. Березняк. Состав 6Б2Ос1Е1П+Лп. ПП, Р1 |
||||||||
|
2-20 |
82,7 |
4,7 |
56,4 |
79,2 |
75,2 |
90,1 |
0,75 |
0,88 |
|
20-30 |
73,8 |
2,8 |
33,2 |
61,3 |
79,9 |
90,3 |
0,42 |
0,68 |
|
30-40 |
67,8 |
2,1 |
31,7 |
57,9 |
89,5 |
95 |
0,41 |
0,61 |
|
Пасека (место валки леса) ПП, Р2 |
||||||||
|
2-20 |
69,0 |
2,2 |
45,7 |
75,2 |
79,4 |
91,5 |
0,60 |
0,80 |
|
20-30 |
67,9 |
2,1 |
36,4 |
66,6 |
77,9 |
88,1 |
0,48 |
0,75 |
|
30-40 |
50,5 |
1,0 |
32,0 |
60,0 |
91,0 |
95,5 |
0,35 |
0,62 |
|
Пасечный волок (место трелевки леса тяжелыми тракторами) П |
П, Р3 |
|||||||
|
2-20 |
68,2 |
2,1 |
37,1 |
68,3 |
81,7 |
94,0 |
0,45 |
0,73 |
|
20-30 |
57,2 |
1,3 |
31,6 |
64,4 |
84,3 |
93,4 |
0,38 |
0,68 |
|
30-40 |
44,2 |
0,8 |
27,8 |
53,5 |
88,8 |
94,4 |
0,31 |
0,57 |
Обобщающим показателем структурного состояния почв является коэффициент структурности: чем он больше, тем лучше структура. Из данных таблицы 1 видно, что по содержанию агрегатов размером менее 10 мм и более 0,25 мм в слое почв 2-20 см пасеки и пасечного волока различаются, но незначительно, а под насаждениями – значительно.
Установлено, при лесозаготовках в результате интенсивного использования лесохозяйственной техники почвы подвергаются техногенной деградации и утрате комковатозернистой структуры, переуплотнению, что приводит к ухудшению водно-физических свойств, воздушного и теплового режима, препятствует росту и возобновлению леса. Интенсивные антропогенные нагрузки на почвы имеют место с самого начала освоения площадей под лесопитомники. Для питомников отводятся площади, находящиеся под лесонасаждениями (редколесье), под сенокосными угодьями (вблизи леса), иногда вышедшие из-под сельскохозяйственных угодий . Их воздействие проявляется, прежде всего, в том, что разрушается мелкокомковато-зернистая структура. Корни корчеванных деревьев с почвой ризосферы и подстилкой вывозятся за пределы усвояемой площади. Полное отторжение растительной биомассы и высокогумуссированного мелкозема происходит при выкопке сеянцев и саженцев. Постоянное механическое воздействие на почвы оказывают механизмы, сопровождающие посадку, выкопку и вывоз лесопосадочного материала, приводящие к глубоким изменениям в почве, к нарушению динамического равновесия их с окружающей средой.
На участке №2 (ГУ «Уфимское лесничество», кв3. выд.12.) выделены темно-серые лесные почвы тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Они сформировались на делювиальных желтовато-бурых глинах. Средняя мощность перегнойно-аккумулятивного горизонта составляет 33 см, с колебаниями 2841 см. Лесонасаждения характеризуются хорошей производительностью.
Таблица 2. Структурный состав темно-серых серых лесных почв (Уфимское лесничество)
|
Глубина, см |
Структурные фракции, %, размер аг |
регатов, мм |
Коэффициент структурности |
|||||
|
>10 |
10-5 |
5-3 |
3-1 |
1-0,25 |
<0,25 |
сумма 0,2510,0 |
||
|
Лесонасаждения. Состав. 4Д4В2Лп, 50 лет, Н=17 м, D=22 см (ПП, Р.9) |
||||||||
|
А1 2-30 |
12,3 |
17,4 |
19,4 |
30,4 |
14,3 |
6,2 |
87,7 |
4,74 |
|
А2В 31-41 |
17,3 |
20,6 |
20,1 |
28,1 |
9,5 |
4,4 |
82,7 |
3,8 |
|
В1 50-60 |
37,3 |
30,8 |
15,7 |
10,1 |
4,8 |
1,3 |
62,7 |
1,62 |
|
В2 70-80 |
45,1 |
22,6 |
13,3 |
12,5 |
5,1 |
1,4 |
54,9 |
1,18 |
|
С 110-120 |
51,8 |
14,6 |
15,5 |
13,0 |
4,0 |
1,1 |
48,2 |
0,91 |
|
Культура. Состав.10Д, 29 лет, Н=11 м, D=10 см (ПП, Р.7) |
||||||||
|
А1 3-21 |
19,3 |
18,1 |
17,3 |
27,5 |
13,5 |
4,3 |
80,7 |
3,41 |
|
А2В 22-32 |
33,4 |
26,6 |
18,4 |
21,5 |
7,2 |
2,9 |
76,6 |
2,91 |
|
В1 45-55 |
29,2 |
34,2 |
13,3 |
14,4 |
6,9 |
2,0 |
70,8 |
2,26 |
|
В2 65-75 |
48,3 |
19,7 |
12,9 |
10,4 |
7,0 |
1,7 |
51,7 |
1,03 |
|
С 105-115 |
54,5 |
18,1 |
10,2 |
8,3 |
7,8 |
1,1 |
45,5 |
0,8 |
|
Питомник, паровое поле (ПП, Р.5) |
||||||||
|
АП 0-25 |
46,6 |
20,1 |
10,8 |
6,5 |
12,6 |
3,4 |
53,4 |
1,06 |
|
А2В 25-35 |
33,9 |
29,2 |
12,3 |
15,9 |
6,5 |
2,2 |
66,1 |
1,8 |
|
В1 47-57 |
42,2 |
22,1 |
13,2 |
13,5 |
7,2 |
1,8 |
57,8 |
1,3 |
|
В2 75-85 |
47,4 |
21,6 |
12,8 |
11,8 |
5,1 |
1,3 |
52,6 |
1,08 |
|
С 110-120 |
52,5 |
18,5 |
11,7 |
10,1 |
6,3 |
0,9 |
47,5 |
0,8 |
Таблица 3. Структурный состав темно-серых лесных почв (Туймазинское лесничество)
|
Глубина, см |
Структурные фракции, %, размер агрегатов, мм |
Коэффициент структурности |
||||||
|
>10 |
10-5 |
5-3 |
3-1 |
1-0,25 |
<0,25 |
сумма 0,25-10 мм |
||
|
Темно-серые лесные тяжелосуглинистые. Бишиндинский питомник. Ель сибирская, 2 года. Р.41-89 |
||||||||
|
0-28 |
36,5 |
18,6 |
9,5 |
17,0 |
12,1 |
6,3 |
57,2 |
1,3 |
|
28-38 |
18,4 |
25,1 |
20,2 |
28,2 |
5,5 |
2,6 |
79,0 |
3,7 |
|
47-57 |
29,8 |
30,2 |
19,2 |
16,9 |
3,1 |
0,8 |
69,4 |
2,3 |
|
78-88 |
32,5 |
28,2 |
20,2 |
13,3 |
4,1 |
1,7 |
65,8 |
1,9 |
|
100-110 |
41,3 |
19,3 |
21,8 |
10,5 |
6,2 |
0,9 |
57,8 |
1,4 |
|
Ш |
кольное отделение.Береза повислая, 5 лет. Р.43-89 |
|||||||
|
0-28 |
40,2 |
23,6 |
16,4 |
13,5 |
5,2 |
1,1 |
58,7 |
1,4 |
|
28-37 |
16,3 |
40,9 |
21,5 |
15,0 |
2,0 |
4,3 |
79,4 |
3,9 |
|
45-55 |
20,7 |
40,8 |
19,5 |
16,0 |
2,5 |
0,5 |
78,8 |
3,7 |
|
Липняк-снытьевый, 70 лет.Состав. 5 Лп2Б2Д1Ос+Кл. Р.45-89. |
||||||||
|
2-28 |
8,8 |
31,0 |
25,9 |
27,4 |
5,0 |
1,9 |
89,3 |
8,3 |
|
28-38 |
9,4 |
18,1 |
17,4 |
37,6 |
12,8 |
4,7 |
85,9 |
6,1 |
|
45-55 |
26,5 |
50,7 |
14,4 |
5,8 |
1,5 |
1,1 |
72,4 |
2,6 |
|
60-70 |
30,2 |
38,3 |
15,8 |
12,6 |
2,1 |
1,0 |
68,8 |
2,2 |
|
90-100 |
48,1 |
21,4 |
14,2 |
11,7 |
3,2 |
1,4 |
50,5 |
1,0 |
|
165-175 |
54,0 |
12,8 |
14,5 |
10,7 |
6,7 |
1,3 |
44,7 |
0,8 |
Интенсивное использование почв в лесных питомниках приводит к резкому ухудшению их структуры (табл. 2, 3). Отчетливо выражаются различия в структуре почвенных агрегатов между пахотными почвами питомников, культур и естественных лесонасаждений. Структурный состав, представленный в табл. 2, показывает, что в серых лесных почвах содержание фракций более 10 мм, определенное при сухом просеивании в ненарушенных почвах, составляет 12,3%, в культурах – 19,3%, а в пахотном слое почв питомника – 46,6%, при этом коэффициент структурности составляет 4,74, 3,41 и 1,06 соответственно.
Третий участок, где проводились исследования, расположен в Бишиндинском питомнике ГУ «Туймазинское лесничество» (кв. 16). На питомнике и прилегающих насаждениях выделены темно-серые лесные почвы тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Они сформировались на делювиальных желтовато-бурых суглинках с примесью мелких щебней. Почвы характеризуются хорошо развитым почвенным профилем. Средняя мощность гумусового горизонта составляет 38 см, с колебаниями 35-44см. Выращивают стандартные сеянцы и саженцы хвойных и лиственных пород с хорошими биомерическими показателями.
Изучение структурного состава темносерых лесных почв показало, если в почвах под лесом этот показатель в горизонте А1 составляет 8,3, то в пахотном слое всего 1,3. Наличие низкой водопрочности агрегатов пахотного горизонта свидетельствует наличие процесса агрофизической деградации темно-серых лесных почв питомников.
Выводы: во избежание сильной деградации лесной экосистемы рекомендуется использовать щадящие методы разработки лесосек, с применением техники оказывающей минимальное отрицательное воздействие на структурно-агрегатное состояние и воднофизические свойства почвы, которые позволяют сохранить подрост и подлесок в целях улучшения гидрологического режима и других полезных функции. Полученные данные могут быть использованы при разработке нормативов и методов лесоводственно-экологической оценки технологий и машин для различных способов рубок главного пользования в равнинных лесах республики. Установлено, что в лесной экосистеме почвы лесных питомников наиболее подвержены антропогенным воздействиям, где за короткий период происходит агрофизическая деградация почв и почвенного покрова ведущая к резкому сокращению плодородия. Для стабилизации и поддержания в оптимальном уровне плодородия почв в питомниках, а также для получения планируемого выхода посадочного материала необходимо применение научно обоснованной зональной агротехники, прогрессивной технологии, различных мелиоративных мероприятий и внедрение рациональных севооборотов.
Список литературы Изменение свойств почв лесной экосистемы под влиянием антропогенных нагрузок
- Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почв/А.Ф. Вадюнина, З.А.Корчагина. -М.: Агропромиздат, 1970. 400 с.
- Гарифуллин, Ф.Ш. К вопросу структурно-агрегатного серых лесных почв Башкирии//Почвы Южного Урала и Поволжья. -Уфа, 1960. С. 121-128.
- Качинский, Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы изучения. -М.: Изд-во АН СССР, 1958. 192 с.
- Побединский, А.В. Особенности рубок ухода в лесах с ограниченным режимом лесопользования/А.В. Побединский, В.И. Желдак//Лесное хозяйство. 1989. №9. С. 24.
- Хазиев, Ф.Х. Почвы Башкортостана. Т.1./Ф.Х Хазиев., А.Х. Мукатанов, И.К Хабиров и др. -Уфа, 1995. 383 с.
- Чурагулов, Р.С. Современное состояние лесов Башкортостана и пути повышения их плодородия/Р.С. Чурагулов, З.С. Чурагулова//Экология лесов Южного Урала. -М.: Полтекс, 1999. С. 9-123.
