Особенности взаимодействия почвы с другими компонентами лесонасаждения на территории Приангарья

Введение . Почвенный и растительный покров представляют собой единое целое. Между ними происходит обмен веществами и энергией. В связи с этим изучение закономерностей возобновления хозяйственно ценных древесных пород в связи с изменением свойств почвы после сплошных рубок на территории Приангарья является актуальным [1–6].

Цель исследований . Изучение механизма взаимодействия между почвой и другими компонентами экосистемы, прогнозирование сукцессионных процессов, связанных с рубкой леса, предотвращение нежелательной смены пород при возобновлении хозяйственно ценных древесных пород.

Объекты и методы исследований . Объектом исследований стали почвы в насаждениях и на вырубках на территории Приангарья. Экспериментальные исследования проводились на постоянных и временных пробных площадях по общепринятым методикам. На каждой пробной площади производилось лесовод-ственно-геоботаническое описание с указанием особенностей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова и рельефа

Затем проводился сплошной перечёт по одно- (в молодняках) и двухсантиметровым (в спелых и приспевающих насаждениях) ступеням толщины. Для учёта естественного возобновления под пологом леса и на вырубках использовалась общепринятая методика с закладкой учётных площадок. На основании данных индивидуального перечёта подроста под пологом леса и на вырубках производилась оценка возобновления леса.

Содержание органического вещества определено в соответствии с ГОСТ 26213-9, кальция, магния, хлорид-ионов и сульфат-ионов – ПНД Ф 16.2.2:2.3:3.34-02. Измерение показателей почвы проведено в филиале Федерального бюджетного учреждения «Центр лабораторного анализа и технических измерений по

Сибирскому федеральному округу», аккредитованном на техническую компетентность и независимость в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009.

В процессе полевых исследований во второй и третьей декаде июня 2013 года (в период технической приемки лесных культур и площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению леса) были заложены почвенные разрезы в количестве 51. Составлено их морфологическое описание и определена таксационная характеристика компонентов насаждения на каждом участке. Установлены следующие усредненные показатели: температура окружающей среды (t0C) – 220С, влажность (φ%) – 44 %, атмосферное давление – 717–722 мм рт. ст. Отбор почвенных образцов производился два раза в год: в июне и в сентябре.

Глубина взятия образцов составляла 0–20 и 20–40 см. Сроки, выбор пунктов и способы отбора проб были идентичны. Опорный разрез закладывался размером 0,8х11,5х2,0 м. Разрез располагался так, чтобы «лицевая» стенка была освещена солнцем. С помощью мерной ленты производился замер глубины каждого почвенного горизонта. Образцы почвы отбирались сначала из нижних горизонтов, постепенно переходя к верхним. С каждого генетического горизонта был взят один образец почвы массой 0,5–1 кг. Если мощность генетического горизонта 0–50 см, отбирались две пробы соответственно из верхней и нижней части горизонта.

Результаты исследований и их обсуждение . Район исследований расположен на северо-западе Иркутской области, в бассейнах среднего течения Ангары и верхнего течения Подкаменной Тунгуски, в южной половине Средней Сибири и значительно удален от морей и океанов. Такое географическое положение обусловило господство на его территории сурового резко континентального климата умеренного пояса.

Недостаточная теплообеспеченность, отрицательные среднегодовые температуры, наличие островной многолетней мерзлоты и глубокого сезонного промерзания почв и грунтов явились основными факторами, обеспечившими безраздельное господство на территории района исследования таежных геосистем, которые характеризуются недостаточной устойчивостью к антропогенному воздействию. По этой причине ландшафты района экологически уязвимы.

В табл. 1 приведено описание лесных участков, на которых производился отбор почвенных проб, наиболее характерных для использования леса (заготовка древесины). Образцы почвы взяты в слоях А 1 , АВ и в верхней части слоя В в связи с размещением в них основной массы корневой системы лесной растительности.

Таблица 1

Характеристика лесных участков, на которых производился отбор почвенных проб

Номер пробной площади	Тип леса и тип лесо-растительных условий	Характеристика подроста / количество на 1 га, тыс. шт/высота, м	Полнота / бонитет	Тип поверхности почвы	Описание почвенного слоя
1	2	3	4	5	6
1	Лртзм В 4	5Б4Л1С/ 0,1 тыс. шт/га / 1,8 м	0,3/4	Ровный, частично кочкарный параллельно линии горизонта, сформированный возвышающимися на несколько сантиметров кочками и понижениями между ними. Образует нанорельеф заболоченных почв	3-35 см – коричневопалевый, пронизан корнями. Заполняется водой. Средний суглинок

Продолжение табл. 1

1	2	3	4	5	6
2	Лрт В 2	4С4Б1Е1Л / 1,5 тыс. шт/га / 1,8м	0,5/4	Ровный параллельно линии горизонта	3-30 см – коричневато-палевый, структура ореховатокомковатая, пластичный. Не рассыпается. Пронизан корнями. Тяжелый суглинок
3	Лрт В 2	8С2Л/ 1,0 тыс. шт/га/ 1,8 м	0,7/3	Ровный параллельно линии горизонта	1,5-26 см – плотный, коричневый, пронизан корнями. Структура ореховатая. Средний суглинок. Переход к следующему слою четкий
4	Срт В 2	10С / 4,5 тыс. шт/га / 1,0 м	0,9/2	Ковровый, частично каменистый, почва под слоем подстилки, в беспорядке встречаются камни. По степени покрытия слабокаменистый (камни занимают до 10 % площади)	1,0-40 см – рыхлый, зернистый, рассыпчатый, светлокоричневый. Переход к следующему слою постепенный. Легкий суглинок
5	Срт С 2	10Е / 0,3 тыс. шт/га / 1,0 м	0,9/3	Зернистый комковатый под травянистой растительностью, сложенный зернистыми и комковатыми агрегатами	3,0-30,0 см – коричневый, зернистый, средней пластичности. Переход к следующему слою постепенный. Легкий суглинок
6	Ертзм В 3	5Е4П1Л / 0,5 тыс. шт/га / 2,0 м	0,6/3	Ровный, понижение	4,0-18,0 см – темнобурый до черного, хорошо разложившийся, переход к следующему слою резкий
7	Пзмрт В 3	4П3Е2К1Б / 3,0 тыс.шт/га / 2,0 м	0,6/3	Ровный, понижение	4,0-15см – темнобурый до черного, хорошо разложившийся, пронизан корнями. Переход к следующему слою постепенный

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6
8	Сольхрт В 3	Отсутствует	0,6/3	Ровный, ковровый параллельно линии горизонта, почва под слоем лесной подстилки	1,0-11,0 см – темнобурый до черного, хорошо разложившийся, пронизан корнями. Переход к следующем слою резкий. 11,0-46 см – светлокоричневый, сильно уплотненный, при скатывании рассыпается. Легкий суглинок
9	Осзм В 2	7П3Е / 1,5 тыс. шт/га / 1,0 м	0,6/3	Ровный параллельно линии горизонта, небольшое всхолмление с СВ на ЮЗ	1,0-8,0 см – темнобурый до черного, хорошо разложившийся, пронизан корнями. Переход к следующем слою резкий
10	Пзмрт В 3	Отсутствует	0,8/3	Ровный	1,0-5,0 см – светлокоричневый, зернистый, в пределах переходной части профиля постепенное изменение цвета в коричневый до 15,0 см. Переход к следующему слою резкий
11	10С+Л В 2	8С2Б / 5,0 тыс. шт /га /1,0 м	0,7/2	Ковровый, частично каменистый, почва под слоем подстилки, в беспорядке встречаются камни. По степени покрытия слабокаменистый (камни занимают до 10 % площади). Частично ЮВ склон до 100	3,0-30,0 см – бурый, рассыпчатый, зернистый, пронизан корнями, переход к следующему слою резкий

Анализируя приведенное описание почвенного слоя (табл. 1), в котором производился отбор почвенных проб, можно сделать вывод, что строение почвенных профилей простое. В верхней части сформировался слой подстилки от 1,5 до 5 см средней степени разложения. Цвет изменяется от бурого до черного. Слой пронизан корнями и мицелием грибов и обозначен индексом А 1 . Ниже идет гумусовый горизонт, цвет которого изменяется от палевого до темно-коричневого с хорошо выраженной зернистой, зернистокомковатой структурой. Мощность его изменяется от 5 до 46 см. Горизонт сильно минерализован, обозначен индексом АВ.

На рисунке представлено соотношение мощности перегнойно-аккумулятивной части профиля в типах леса и типах условий произрастания, наиболее часто подвергающихся антропогенному воздействию на территории района исследований.

Тип леса и тип условий произрастания

Мощность перегнойно-аккумулятивной части профиля, см

Соотношение мощности перегнойно-аккумулятивной части профиля в распространенных типах леса и типах условий произрастания на территории района исследований

Соотношение мощности перегнойно-аккумулятивной части профиля позволяет сделать вывод, что наибольшей своей величины она достигает в спелых пихтарниках и ельниках разнотравно-зеленомошных на свежих и влажных почвах с уровнем содержания органического вещества 15,25 и 27,55 %, мощность перегнойно-аккумулятивной части профиля достигает 15–18 см. Наименьшая мощность наблюдается в сосновых молодняках разнотравных на свежих почвах (Срт В 2 ) – до 1,0 см.

В процессе исследований получены результаты измерений показателей почвы, которые приведены в табл. 2.

Результаты измерений показателей почвы

Таблица 2

Номер пробной площади	Содержание
	органического вещества, %	кальция, мг/кг	магния, мг/кг	хлорид-иона, мг/кг	сульфат-иона, мг/кг
1	17,05	106,9	48,6	133,5	414,6
2	11,16	53,4	40,5	113,5	627,6
3	10,90	66,8	20,3	113,4	357,9
4	2,20	60,1	16,2	122,2	168,4
5	10,83	40,1	20,3	123,0	335,2
6	27,55	41,4	17,0	65,5	489,3
7	15,25	46,8	15,4	124,5	713,5
8	11,27	40,1	13,0	159,9	375,9
9	7,74	54,8	16,2	82,2	457,1
10	11,30	48,1	15,4	119,2	354,5
11	10,7	59,8	16,5	122,6	174,6

Анализируя результаты, приведенные в табл. 2, можно сделать вывод, что в лесу процессы превращения растительных остатков протекают по-разному, соответственно накопление гумуса и его распределение в почве также разное. В насаждениях с преобладанием сосны уровень органического вещества в почве изменяется в пределах от 2,2 до 11,27 %, в сосновых молодняках на сухих и свежих почвах уровень плодородия составляет 2,2–7,4 %, в спелом насаждении сосняка ольховникого на свежих почвах ( В ₂ ) и в сосновых молодняках разнотравных с присутствием лиственных пород на свежих почвах ( С ₂ ) – 10,83–11,27 %.

На гумусообразование оказывает влияние насыщенность почвы основаниями. Элементами питания являются кальций и магний. Наибольшее их количество в почве отмечено в лиственничнике зеленошно-разнотравном – кальций – 106,9 мг/кг, магний – 48,6 (класс бонитета 4, полнота – 0,4). В лиственничнике разнотравном (бонитет – 4, полнота – 0,5) содержание магния в почве 40,5 мг/кг является близким к уровню кальция – 53,4 мг/кг. Уровень сульфат-ионов высокий по сравнению с его показателем на других участках. Необходимо отметить, что в лиственничнике разнотравном (пробная площадь 3) при содержании кальция 66,8 мг/кг и магния 20,3 мг/кг произрастает насаждение более высокого 3 класса бонитета, полнота 0,7. Уровень хлорид-ионов и сульфат-ионов значительно ниже, чем на первых двух участках. Анализируя показатели почвы, учитывая малую мощность перегно-аккумулятивной части профиля и качественное состояние произ-растаемого насаждения, можно предположить, что на участках протекает процесс накопления солей в почве. Высокое содержание кальция и магния отрицательно влияет на рост и развитие древостоя.

Анализ результатов измерений в ельнике разнотравно-зеленомошном позволяет предположить, что кальций и магний вступили в соединение с различными продуктами разложения, закрепились в разлагающейся массе, способствуя процессу нейтрализации органических кислот в почве. Аналогичный вывод можно сделать при анализе результатов измерений в пихтарниках разнотравных и зеленомошных.

Наиболее низкое содержание кальция и магния наблюдается на участках с преобладанием сосны в породном составе. Учитывая низкий уровень органического вещества в почве (2,2–10,83 %), ее рыхлость и зернистость, можно предположить, что в сосняках разнотравных и разнотравно-зеленомошных процесс разложения замедляется вследствие вымывания щелочноземельных оснований. При этом необходимо отметить хороший рост и развитие соснового насаждения. Древостой 3 класса бонитета, полнота 0,9.

Выводы

• 1.    Темнохвойные насаждения произрастают на почвах с более высоким содержанием органического вещества в почве 15,25–27,55 %, чем светлохвойные и лиственные (до 11, 27 %).

• 2.    В процессе лесовосстановления древесная порода (сосна) не требует высокого уровня содержания в почве органического вещества (2,2–11,27 %).

• 3.    В почве, на которой произрастает темнохвойное насаждение, формируется мощная перегнойноаккумулятивной часть профиля (до 18 см).

• 4.    На исследуемых лесных участках, в почве которых содержание кальция составляет 40,1–66,8 мг/кг, а магния 13,0–20,3 мг/кг, формируется и произрастает древостой 3 класса бонитета. Более высокое содержание этих элементов в почве отрицательно воздействует на рост и развитие древостоя.