CC BY
161
Е. Ю. Сухачева, В. И. Убугунова, М. Н. Андреева, В. Л. Убугунов почвы сосновых ЛЕСОВ БУРЯТИИ
Введение
В Республике Бурятия 16% территории (3,1 млн га) покрыто сосновыми лесами. Сосна обыкновенная ^тш silvestris Ь.) произрастает в широком диапазоне климатических условий абсолютных высот на различных почвообразующих породах и типах почв. Разнообразие почв сосновых лесов и закономерности их вертикально-поясного распределения до настоящего времени слабо изучены. В связи с этим целью работы было исследование основных закономерностей пространственного распределения почв сосновых лесов, их морфогенетических и лесорастительных свойств.
Объекты и методы исследования
В основу статьи положены многолетние исследования, проведенные авторами в 1980-2000 гг. При изучении почв сосновых лесов использовались сравнительно-географические, морфологические, картографические и аналитические методы исследования. Основой для почвенно-географических работ послужила «Программа почвенной карты СССР» [1], лесорастительное районирование гор Южной Сибири [2] и районирование типов поясности гор России [3]. Объект исследования — почвы и почвенный покров основного ареала распространения сосновых лесов Бурятии. При определении их классификационного положения использовали основные положения «Классификации и диагностики почв России» [4] и «Полевого определителя почв России» [5].
Результаты исследований и их обсуждение
Проведенные многолетние исследования показали, что контрастные параметры тепло- и влагообеспеченности и их соотношение являются основными факторами, которые определяют высотно-поясные закономерности распределения растительности и почв. О своеобразии и сложности вертикально-поясного распределения почв в Бурятии отмечалось в работах экспедиций Переселенческого управления [6] Почвенного института им. В. В. Докучаева и Института общей и экспериментальной биологии [7-10]. В появившейся сводке по систематизации типов макроструктур горных систем России приведена упрощенная схема вертикально-поясного распределения почв горных систем Бурятии и выделен только бореальный тип поясности с экстраконтинен-тальным подклассом [3]. Полученные нами данные [10], а также обобщение имеющихся литературных материалов по региону [6-9] свидетельствуют о том, что типы поясности горных систем Бурятии гораздо сложнее. Последовательность смены вертикальных зон определяется, прежде всего, нахождением горных хребтов в системе горизонтальной почвенной зональности, положением горной системы по отношению к акватории и на-
© Е. Ю. Сухачева, В. И. Убугунова, М. Н. Андреева, В. Л. Убугунов, 2011
личием замкнутых котловин. Отмечается также проявление элементов аридно-теневой формы зональности. Нами обосновано выделение двух классов поясности: бореального (2 подкласса, 3 провинции) и суббореального (1 подкласс, 2 провинции) (табл. 1).
Таблица 1. Типы поясности горных систем Бурятии
Подкласс типов поясности Группа типов поясности Тип поясности Провинция Распространение сосны обыкновенной
Бореальный класс типов поясности
Экстраконти- нентальный мерзлотный Средне- таежная Гольцово-тундрово-подбуро- подзоло-криоземный Восточно- Забайкальская Произрастает: фрагментарно на песчаных отложениях
Южно- таежная Подзоло-подбуро-дерново- подбуро-дерново-подзолисто- серо-черноземный Прибайкальская в нижней полосе гор внутренних хребтов
Гумидный (океани- ческий) Средне- и южнотаежная Гольцово-тундрово-лугово-подбуро-подзоло-подбуро-буротаежный, дерновоподзолистый Баргузинско- Хамар-Дабанская фрагментарно на песчаных отложениях
Суббореальный класс типов поясности
Континен- тальный Лесостепная и степная Тундрово-подбуро-дерново- подбуро-дерново-подзоло- серо-черноземный Тугнуйско- Бичурская Основной ареал распространения сосны обыкновенной
Сухо- степная Подбуро-дерново-таежно- черноземно-каштановый Селенгинская Широко распространены сосновые боры на песчаных отложениях
На изученной территории отмечается неоднородность климата, связанная с глубоким внутриматериковым положением территории, значительной ее протяженностью и контрастным расчленением рельефа: чередованием горных хребтов и межгорных котловин. В процессах климатообразования при господствующих антициклональных ситуациях важную роль играют и радиационные факторы, которые обусловливают формирование локальных типов климата и их сложную пространственную дифференциацию. Широтная зональность климата в этом районе усложняется вертикальной поясностью климата котловин и межгорных впадин. Термические показатели при этом весьма различны. Среднегодовые температуры изменяются в широких пределах: от +0,3оС до -9оС, континентальность от 90 в межгорных котловинах до 40 в горно-таежном поясе склонов, обращенных к акватории оз. Байкал. Сумма активных температур варьирует в диапазоне 510-2200оС. По степени увлажнения отчетливо диагностируются группы избыточно влажных, влажных и недостаточно влажных районов [11]. К избыточно влажным районам относятся наветренные склоны, обращенные к оз. Байкал (1000-1500 мм в год), значительно меньше осадков выпадает на вторичных наветренных склонах хребтов (до 800 мм). Наименее увлажнены внутренние хребты: Заганский, Ху-дунский, Цаган-Хуртэйский, Цаган-Дабанский (260-350 мм в год) и межгорные котловины мезозойского типа (200-250 мм). Отмечается четко выраженная закономерность увеличения выпадения осадков с высотой. Основная масса осадков выпадает в период действия тихоокеанского муссона в июльско-августовский период (70-90%).
Сосновые леса произрастают преимущественно в суббореальном типе поясности в лесостепном, степном и сухостепном подклассах (см. табл. 1) на различных типах почв как постлитогенного ствола, так и ствола первичного почвообразования [4] (табл. 2).
Таблица 2. Систематический список почв сосновых лесов Бурятии
Ствол Отдел Тип
Первичного почвообразования Слаборазвитых почв Псаммоземы
Петроземы
Карбопетроземы
Слоисто-эоловые
Постлитогенные Литоземы Литоземы серогумусовые
Литоземы темногумусовые
Текстурно-дифференцированные почвы Серые метаморфические
Альфегумусовые почвы Подзол
Подбур
Дерново-подзол
Дерново-подбур
Органо-аккумулятивные почвы Серогумусовые
Темногумусовые
Аккумулятивно-гумусовые почвы Чернозем дисперсионно-карбонатный
Аккумулятивно-карбонатные малогумусные почвы Каштановые
Произрастая в широком диапазоне природных условий, сосна имеет разнообразные адаптационные механизмы, проявляющиеся в виде изменчивости морфологических признаков [12, 13]. Ограничивающим фактором распространения сосны является температурный режим [14, 15]. Оптимальным параметром для произрастания сосновых древостоев в Бурятии является зимняя изотерма -28...-30°С. При этом сосна не произрастает на территориях, где распространена многолетняя мерзлота, непосредственно контактирующая с дневной поверхностью. Кроме того, сосна вытесняется относительно теплолюбивыми (пихта, ель) и сравнительно холодоустойчивыми (кедр) психрофи-тами на элементах поверхности, где континентальность климата в силу ряда причин ослабляется, и температурный режим почв существенно улучшается.
Сосновые леса представлены экотопами, отражающими постепенное ухудшение температурно-влажностно-криологического режима почв. Крайними членами этой группы, с одной стороны, являются травянисто-ксерофитные сосняки, формирующиеся на границе со степями, с другой — ольховниковые, багульниковые типы, продвигающиеся по шкале абсолютных высот до наиболее высоких отметок. На высотах 1000-1200 м сосновые леса распространены фрагментарно и представлены сосняками рододендроново-брусничными, сосняками рододендроново-зеленомошными и сосняками багульниковово-брусничными (табл. 3).
На формирование типа почв большое влияние оказывают экологические условия. В пониженных местоположениях при выраженности процессов переувлажнения под сосняками голубично-багульниково-брусничными формируются подбуры глеевые и торфяно-подбуры глеевые. На более сухих местообитаниях в зависимости от выраженности процессов трансформации растительных остатков формируются подбуры, подзолы, дерново-подбуры и дерново-подзолы.
Группа типов леса Тип леса Тип почвы
Распространение сосновых лесов на горных склонах на высотах 1000-1200 м
Сосняки рододендроновобрусничные Сосняк рододендроновый ольховниково-брусничный Подбуры, подзолы
Сосняк рододендроновый голубично-багульниково-брусничный Подбуры глеевые, торфяно-подбуры глеевые, дерново-подбуры глеевые
Сосняки рододендроново-зеленомошные Сосняк рододендроново-бруснично-зеленомошный Литозем грубогумусный, подзолы, подбуры
Сосняки багульниковобрусничные Сосняк брусничный Подбуры, подзолы
Сосняк багульниково-брусничный Дерново-подбуры, дерново-подзолы
Распространение сосновых лесов на горных склонах внутренних хребтов на высотах 600-1000 м
Сосняки остепненно-разнотравные Сосняк спирейно-разнотравный Серые метаморфические
Сосняк ксерофитно-разнотравный Чернозем, каштановые
Сосняк каменисто-разнотравный Петрозем, карбопетрозем, литозем
Сосняки брусничноразнотравные Сосняк бруснично-разнотравный Дерново-подбур, дерново-подзол
Сосняки рододендроновые Сосняк рододендроновый разнотравно-брусничный То же
Сосняки осоковоразнотравные Сосняк вейниково-осочковый Карбопетрозем, темногумусовые
Распространение сосновых лесов на песчаных отложениях межго рных впадин на высотах 500-800 м
Сосняки остепненные Сосняк ксерофитно-низкотравный Псаммоземы, каштановые
Сосняк беспокровный То же
Сосняки рододендроновобрусничные Сосняк брусничный Дерново-подбур, дерново-подзол
Сосняк рододендроново-брусничный То же
Сосняк бруснично-толокнянковый » »
Сосняки осоковоразнотравные Сосняк спирейно-разнотравный Серые метаморфические, черноземы
Основные ареалы сосновых лесов распространены в диапазоне высот 600-1000 м на горных склонах и песчаных отложениях межгорных впадин. Преобладающие группы типов леса, произрастающие на горных склонах, представлены сосняками остепненно-разнотравными, сосняками бруснично-разнотравными, сосняками рододендровыми и сосняками осоково-разнотравными [2]. Склоновая лесостепь в районе исследования занимает склоны горных сооружений и представляет собой контактную зону между степными и лесными ландшафтами. Выделяют крутосклоновый каменистый сосновый, пологосклоновый песчано-супесчаный сосновый, равнинный аллювиальный березовый, равнинный аллювиальный смешанный ландшафты. Климатические параметры лесостепи близки к широтным показателям горной тайги. Отличие проявляется только по суммам температур. В лесостепи произрастают в основном сосновые и лиственничные леса. Местами, в отдельных котловинах, сосна замещается лиственницей. На открытых пространствах формируются черноземные почвы, под пологом леса — серые метаморфические и дерново-подбуры (см. табл. 3).
Сосновые боры формируются на песчаных отложениях кривоярской свиты, а также на каменистых отложениях у подножия горных хребтов. На песках произрастет несколько типов сосняков, однако характерным их признаком является присутствие большого числа степных растений и разбросанность по территории. Они произрастают на
различных типах почв, образуя древостой ІУ-У классов бонитета (см. табл. 3). Наиболее распространенными типами сосняков в днищах межгорных котловин, приуроченных к толще песчаных отложений (Удинская, Гусиноозерская, Чикойская и др.) являются беспокровные, ксерофитно-разнотравные, бруснично-толокнянковые, брусничные, рододендроново-брусничные и спирейно-разнотравные. На песчаных валах, склонах древних сухих русел, на песчаных массивах, приуроченных к высоким террасам рек, произрастают беспокровные сосняки. В травостое доминируют сочетания группировок псаммофитов и лишенные растительности бугры и котловины выдувания.
Лишайниковые сосняки развиты на мощных песчаных отложениях высоких террас рек Селенга, Чикой, Хилок и их притоков. Сосняки ксерофитно-низкотравные лишайниковые (остепненные) занимают верхние части невысоких песчаных всхолмлений и их склоны, обращенные на юг и запад, а также вершины и сухие склоны дюн. Сосняк рододендроново-брусничный встречается на удаленных от степи участках, по днищам и террасам небольших водотоков, в верхней части подгорных равнин. Сосняк спирейно-разнотравный распространен ограниченно по понижениям и наиболее увлажненным участкам подгорных равнин по контакту со степями. На каменистых литоэкосистемах сосна образует разреженный древостой. В подлеске произрастают спирея, карагана.
5001---------!-----------1------------------и-----------1---------1-------------1------1----------1---1----
О 5 10 15 20 25
Расстояние, км
Рис. 1. Высотно-экспозиционная дифференциация почвенного покрова западной части Тугнуйской котловины в окрестностях с. Цолга (Республика Бурятия, Россия)
1 — высотно-дифференцированная комбинация дерново-подбуров и литоземов на склонах южной экспозиции под сосняками остепненно-разнотравными; 2 — высотно-дифференцированная комбинация литоземов и каштановых почв на склонах южной экспозиции под сухостепной растительностью; 3 — полосчато-линзовидные комбинации аллювиальных почв пойм рек Суха-ра, Тугнуй и их притоков; 4 — высотно-дифференцированные комбинации каштановых почв и псаммоземов на склонах северной экспозиции под сухостепной растительностью; 5 — высотнодифференцированные комбинации псаммоземов и серых почв на склонах северной экспозиции под сосняками остепненными.
1000
ї 900
І
§ 800 З
600 500
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Расстояние, км
Рис. 2. Высотно-экспозиционная дифференциация почвенного покрова центральной части Тугнуйской котловины в окрестностях с. Новый Заган
1 — комбинации черноземов и каштановых почв на склонах южной экспозиции на высотах 650-930 м под степной и сухостепной растительностью; 2 — полосчато-линзовидные комбинации аллювиальных почв поймы р. Сухара и ее притоков; 3 — высотно-дифференцированная комбинация серых метаморфических почв и черноземов на склонах северной экспозиции на высотах 650-800 м под сосняками остепненными и степными сообществами; 4 — высотно-дифференцированная комбинация дерново-подбуров и дерново-подзолов на склонах северной экспозиции на высотах 800-1000 м под сосняками рододендроново-брусничными.
Таблица 4. Бонитет основных групп типов сосновых лесов
№ п/п Группы типов сосняков Бонитет Тип почвы
1 Сосняк брусничниковый ІУ Дерново-подбур, дерново-подзол
2 Сосняк толокнянковый ІІІ-ІУ Серые метаморфические
3 Сосняк бруснично-багульниковый У Дерново-подзол, литозем
4 Сосняк с разреженным травяным покровом У Псаммозем
5 Сосняк рододендроново-брусничный ІІІ-ІУ Дерново-подбур, серые метаморфические
6 Сосняк рододендроново-голубичный ІІІ-ІУ Светлогумусовая, темногумусовая, дерново-подбур, дерново-подзол
7 Сосняк рододендроново-травяной І-ІІ Темногумусовая
8 Сосняк каменистый У Литозем, петрозем
9 Сосняк скальный У Петрозем
10 Сосняк остепненный на кристаллических известняках І-ІІ Темногумусовая, карбопетрозем
11 Сосняк остепненный разнотравный ІУ-У Серые метаморфические, серогумусовые, каштановые
12 Сосняк ольховниково-рододендроновый ІІІ-ІУ Подзолы глеевые
Для сосновых лесов Бурятии характерно многообразие структур почвенного покрова, представленных различными комбинациями почв сухостепного, степного, лесостепного и горнотаежного поясов (рис. 1, 2).
Региональной особенностью распространения сосняков является разорванность контуров. В пределах лесостепного пояса, несмотря на его разбросанность, выявляются урочища-доминанты. На высотах 800-1000 м произрастают сосняки рододендроновые и бруснично-разнотравные на почвах альфегумусового отдела: дерново-подбурах и дерново-подзолах. Крутые каменистые склоны заняты сосняками каменисто-разнотравными.
В зависимости от литологии почвообразующей породы формируются следующие почвы слаборазвитого отдела ствола слаборазвитых почв: литоземы, карбопетроземы, петроземы. На песчаных отложениях межгорных впадин произрастают сосняки ксеро-фитно-разнотравные и сосняки беспокровные на псаммоземах и каштановых почвах. На высотах 600-800 м сосняки осочково-разнотравные получают развитие на серых и черноземных почвах. Выше по склонам распространены сосняки брусничные на дерно-во-подбурах и дерново-подзолах. На открытых пространствах формируются преимущественно каштановые почвы и черноземы.
Сосновые леса Западного Забайкалья имеют различную продуктивность (табл. 4). На изученной территории лишь незначительные площади заняты сосновыми насаждениями 1-11 класса бонитета. Как правило, они произрастают на карбопетроземах и темногумусовых почвах. Основные площади в Западном Забайкалье заняты сосняками рододендроново-брусничными III реже IV бонитета, произрастающими на дерново-подбурах и серых метаморфических почвах, сосняками брусничниковыми IV класса бонитета, произрастающими на дерново-подбурах и дерново-подзолах. Сосняки остеп-
Таблица 5. Оценка лесорастительных свойств основных типов почв сосновых лесов
Ствол Тип почвы Лесорастительные свойства
Запасы влаги Аэрация Тепловой режим Острук- турен- ность Легко- раство- римые соли Физико- хими- ческие свойства Пита- тельные вещества
Первичный Псаммозем +++ +++ - - + +
Петрозем - + + - - - -
Карбопетрозем - + + ++ + -
Постлито- Литозем - + + - - - -
генный Серая метаморфическая ++ +++ ++ +++ - +++ +++
Дерново-подзол +++ ++ ++ + - + +
Дерново-подбур +++ ++ ++ + - + +
Серогумусовая - ++ + - - + +
Темногумусовая + ++ + + - ++ +
Светлогумусовая - ++ + - - - +
Чернозем +++ + + ++ + +++ ++
Каштановая +++ +++ + ++ ++ +
Синлито- генный Аллювиальная темногумусовая ++ + - ++ + ++ ++
Примечание: «+++», «++», «+» — степень выраженности свойства; «-», «—», «-» — степень не-
достаточного проявления свойства.
ненные (сухие) на серогумусовых и каштановых почвах относятся к низкопроизводительным (^-У бонитет). Производительность сосняков, произрастающих на примитивных слаборазвитых почвах (литоземах, петроземах), самая низкая — V бонитета (см. табл. 4).
Наиболее оптимальные условия по водному режиму и запасам влаги для произрастания сосны отмечаются в почвах постлитогенного ствола серых метаморфических, дерново-подбурах и дерново-подзолах (табл. 5).
Лимитирующим фактором для произрастания сосны на черноземах и каштановых почвах является водный режим. Почвы синлитогенного ствола (аллювиальные) характеризуются избыточной увлажненностю в средней и нижней частях профиля. Почвы первичного ствола почвообразования из-за маломощности почвенного профиля имеют жесткий неблагоприятный водный режим, высокую каменистость, слабую острук-туренность, низкие параметры плодородия корнеобитаемого слоя (см. табл. 5).
Заключение
Основной ареал распространения сосновых лесов приурочен к мезозойской геоморфологической области (600-1000 м) к суббореальному типу поясности, лесостепному, степному и сухостепному подклассам. Основные массивы сосновых лесов произрастают на почвах ствола постлитогенного почвообразования: отдел литоземов (литоземы светлогумусовые, литоземы темногумусовые), отдел альфегумусовых почв (подбур, подзол, дерново-подбур, дерново-подзол), отдел структурно-метаморфических почв (серые метаморфические) и отдел органо-аккумулятивных почв (серогумусовые, темногумусовые).
Установлено, что наиболее благоприятными параметрами плодородия обладают почвы структурно-метаморфического и альфегумусового отделов. Неудовлетворительные лесорастительные свойства с рядом лимитирующих факторов (жесткий гидротермический режим, низкая гумусированность, маломощность деятельного слоя) выявлены в почвах отдела слаборазвитых почв (ствол первичного почвообразования), отдела аллювиальных почв (ствол синлитогенного почвообразования) и отделов литоземов и светлогумусовых аккумулятивно-карбонатных (ствол постлитогенного почвообразования).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Проектов фундаментального исследования Президиума СО РАН 16.14 и 23.11
Литература
1. Программа почвенной карты СССР М 1 : 2 500 000. М.: Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева, 1972. 158 с.
2. Типы лесов гор Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 1980. 336 с.
3. Урусевская И. С. Типы поясности и почвенно-географическое районирование горных систем // Почвоведение. 2007. № 11. С. 1285-1297.
4. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
5. Полевой определитель почв России. М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева, 2008. 132 с.
6. Прасолов Л. И. Южное Забайкалье (Почвенно-географический очерк) М.; Л., 1927. 420 с.
7. Копосов Г. Ф. Генезис гор Прибайкалья. Новосибирск: Наука, 1983. 255 с.
8. Ногина Н. А. Почвы Забайкалья. М.: Наука, 1964. 314 с.
9. Соколов И. А. О вертикальной зональности горных почв Забайкалья // Изв. АН СССР. Серия: География. 1964. № 5. С. 82-88.
10. Убугунова В. И., Цыбжитов Ц. Х. Закономерности вертикально-поясного распределения почв центральной части хр. Хамар-Дабан // Почвоведение. 1987. № 12. С. 14-24.
11. Атлас Забайкалья. М.; Иркутск: ГУГК, 1967. 76 л.
12. Лигачёв И. Н. Изменчивость морфологических признаков и биоэкологических свойств сосны обыкновенной в Бурятской АССР // Леса и лесное хозяйство Бурятской АССР. Труды Института леса и древесины. 1962. Т. 54. С. 189-223.
13. Санников С. Н. Фено- и геногеография вида Pinus silvestris Ь. в Северной Евразии // Структурно-функциональная организация и динамика лесов. Красноярск: Институт леса и древесины им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2004. С. 73-75.
14. Побединский А. В. Сосновые леса Средней Сибири и Забайкалья. М.: Наука, 1965. 267 с.
15. Правдин Л. Ф. Естественное возобновление сосны и лиственницы в Бурятской АССР // Леса и лесное хозяйство Бурятской АССР. 1962. Т. 54. С. 158-189.
Статья поступила в редакцию 14 октября 2010 г.
