Научная статья на тему 'Нарушение лесорастительных свойств почвенного покрова Северного Сахалина пожарами'

Нарушение лесорастительных свойств почвенного покрова Северного Сахалина пожарами Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
197
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Жарикова Е. А., Ознобихин В. И.

Рассмотрено влияние пирогенного фактора на эволюцию почвенного покрова под лиственничными лесами Северного Сахалина. Стартовой ситуацией резкого ухудшения лесорастительных свойств почв является обнажение минеральных слоев при выгорании органогенных горизонтов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Нарушение лесорастительных свойств почвенного покрова Северного Сахалина пожарами»

УДК 631 Е.А. Жарикова, В.И. Ознобихин

НАРУШЕНИЕ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЕННОГО

ПОКРОВА СЕВЕРНОГО САХАЛИНА ПОЖАРАМИ____________________________________

Рассмотрено влияние пирогенного фактора на эволюцию почвенного покрова под лиственничными лесами Северного Сахалина. Стартовой ситуацией резкого ухудшения лесорастительных свойств почв является обнажение минеральных слоев при выгорании органогенных горизонтов.

В современном почвообразовании на территории Северного Сахалина существенную роль играет пирогенный фактор. Интенсивные геофизические изыскания на этой территории и последующие за ними буровые работы, проводимые зачастую без необходимой предосторожности, способствовали периодическому возникновению пожаров, что привело к сильной деградации растительного и почвенного покрова. В данной статье авторы постарались показать исходное состояние почв, рассмотреть их послепожарную эволюцию и направление изменения лесорастительных свойств.

Современная растительность представляет хороший индикатор экологических условий Северного Сахалина. Она явилась диагностирующим моментом при картографировании почвенного покрова с использованием космических снимков, так как обусловливает цвет, тональность и структуру рисунка контура.

Значительную часть территории Северного Сахалина занимают лиственничные леса, образованные лиственницей камчатской (Lar^x kamtschat^ka), являющиеся зональным типом растительности. Они занимают плакоры, сформированные песками, намытыми, как предполагают, в далеком историческом прошлом рекой Амур. Леса эти развиваются на чрезвычайно маломощных подзолистых почвах, поэтому, как правило, малопродуктивны и редкостойны [6]. Значительного коммерческого значения они не имеют, но выполняют исключительно важные экологические функции: почвозащитные, водорегулирующие, климатозащитные, являясь одновременно местом обитания зверей и птиц, в том числе промысловых [2].

На исследуемой территории выделяют два основных типа леса. Первый - лиственничники кедрово-стланиковые с хорошо выраженным ярусом из кедрового стланика (Ртив ритУа), малыми (0,1-0,5) полнотами и низкой производительностью ^^а бонитет, запасы - до 50 м3/га). Высота древостоев редко превышает 10 м, а средний диаметр - 24 см. Большого хозяйственного значения по причине малых запасов и низкого качества древесины эти леса не имеют. Запасы древесины кедрового стланика на БКП не очень велики и редко превышают 5 м3/га. Второй тип - лиственничники лишайниково-кедровостланиковые, отличаются от предыдущего наличием хорошо выраженного лишайникового яруса. Характеризуются теми же таксационными параметрами. В этих лесах складываются идеальные условия для возникновения лесных пожаров: огонь распространяется по цепочке лишайник^-кедровый стланики-лиственница и в ветреную погоду переходит в верховой пал.

Значительная часть лиственничных лесов этого региона пройдена повальными пожарами. Первые сильные пожары на данной территории были отмечены во время Русско-японской войны 1904-1905 года. Массив старых гарей расположен на западном побережье от верхнего течения реки Пырки до среднего течения реки Уанга, а на восточном побережье это район от реки Кадыланьи до реки Аскасай. Значительные площади лесов выгорели в 1988-1989 годах от реки Пильтун до реки Большая Вени. На участках уничтоженной тайги развиваются вторичные растительные сообщества - лиственничные и кедровостланниковые редколесья, кустарники ольхи, пустоши. Естественное восстановление растительности зависит от длительности послепожарного периода и степени пирогенной нарушенности и происходит медленно. На восстановление лишайникового покрова требуется до 30-40 лет. Хозяйственного значения свежие гари не имеют. Как результат экзогенных смен растительного покрова, гари представляют собой хаотическое и труднопреодолимое нагромождение валежа и сухостоя лиственницы и кедрового стланика. Запасы сухостойного леса достигают 70 м3/га. В процессе самовосстановления идет процесс постепенного зарастания кустарниковой березой, иван-чаем и т.д., по понижениям - ольхой и вейником.

Оба типа лиственничников развиты преимущественно на разнообразных подзолистых почвах, которые подразделяется по степени и глубине оподзоливания, характеру проявления иллювиальных, глеевых процессов, степени и характеру оторфованности [4]. Главным профилеобразующим процессом для них является подзолистый, в результате которого ярко проявляется дифференциация почвенного профиля в мор-

Эк,ология

фологическом, гранулометрическом, гидрофизическом и химическом отношениях. В верхней части (горизонты А0 и А1) накапливаются плохо разложившиеся, малозольные растительные остатки и перегнойные кислоты, связанные большей частью с полуторными окислами. Под органогенным слоем залегает осветленный, сильно выщелоченный и бедный питательными элементами подзолистый горизонт, который сменяется иллювиальным, обогащенным главным образом полуторными окислами железа (иллювиально-железистый) и иногда гумусом (иллювиально-гумусовый).

Профиль данных почв отличается очень слабой насыщенностью основаниями, значительной актуальной и обменной кислотностью всего профиля (табл. 1). Высокая интенсивность биологических процессов в подзолистых почвах наблюдается только в верхней части профиля. Рассмотренные признаки подзолистых почв отражают основные закономерности подзолообразовательного процесса, который в зависимости от конкретных экологических условий и свойств пород проявляется в различной степени, что приводит к формированию различных подтипов почв от подзолов иллювиально-железистых до иллювиально-гумусовых, подзолов торфянисто- и торфяно-глеевых.

На формирование поверхностных горизонтов подзолистых почв практически по всей обследованной в почвенном отношении территории повлиял неоднократно и часто имеющий место пирогенный фактор. Преобладающие в исходном состоянии кедровостланиковые и другие лиственничники с лишайниково-моховым покровом настолько деградировали, что представляют на обширных пространствах серии ассоциаций - от полностью выгоревших до очень редко встречающихся частично восстанавливающихся лиственичников или кедровостланиковых зарослей и их сочетаний. После многократного выгорания ягеля и мхов образуется очень редкий злаково-разнотравный травостой, который на более влажных местообитаниях замещается сплошным ольховником. Именно под вторичными ольшаниками начинает возобновляться лиственница и кедровый стланик, хотя первая активно возобновляется и на незаросших пространствах и при отсутствии палов могла бы создать нормальный древостой. Основной причиной успешного роста лиственницы на открытых, свободных от растительности пространствах гарей считается ее большое светолюбие [1].

При такой прогорелости территории можно было ожидать по мере разрастания и уплотнения вейникового травостоя формирование слабо дерновых подзолов и дерново-подзолистых почв (по схеме: подзолы^- пирогенные подзолы^- слабодерновые подзолы^- дерново-подзолистые почвы), как указывают [7] для темнохвойных лесов Сибири. Однако на Сахалине этого не происходит, поскольку травостой остается изреженным и образования дернины, необходимой для интенсивного накопления растительных остатков, не наблюдается. В восстанавливающихся ценозах поверхность покрывают кустарниковая береза и отдельные растения вейника, иван-чая, мхи и лишайники.

Полевые наблюдения свидетельствуют, что в качестве базового профиля почв, характерного для всей территории, необходимо принять То-Ат1А2-А2-В1^-В-С. В таком профиле оторфованно-перегнойно-оподзоленный горизонт переходит постепенно в оподзоленный. После прогорания То и Ат1 на поверхности появляется горизонт А1А2 с углистыми частицами. Иногда угли отсутствуют, что объясняется смывом их с поверхности почв в период интенсивного таяния снегов. Иссушение почвенного профиля летом из-за исчезновения верхнего мульчирующего горизонта То ведет к образованию ортзандового горизонта Вf (сцементированный песок). Как тенденция просматривается прямая зависимость мощности ортзандового горизонта от исходной (былой, «целинной») оподзоленности. Ожерствление («спекание») наблюдается в любой части этого горизонта. Такой ортзанд представляет собой плотный, сцементированный полуторными окислами песок. Сверху он плотный, темно-коричневый, ниже - резко переходит в рыхлую ярко лимонно-желтую массу. В этой части профиля редки корни, которые проходят через многочисленные промежутки между отдельными фрагментами ожерствленной массы.

Наиболее долгосрочным и разрушительным результатом пожара является обнажение минерального слоя почвы вследствие уничтожения растительного напочвенного покрова и органогенных горизонтов. По-слепожарные фазы сопровождаются интенсивными процессами плоскостной и мелкобороздчатой эрозии, хотя при легком гранулометрическом составе, свойственном почвам описываемой территории, и значительных коэффициентах фильтрации эрозия не должна, на первый взгляд, проявляться. Однако разрезы по днищам водосборных конусов и первичных ложбин стока показывают на многократные циклы эрозии, протекающие на водосборных площадях. Величины прослоек крупнозернистого песка колеблются от 0,5 до 10 см, а их число от 3-5 до 8-10.

137

Таблица 1

Физико-химические и химические свойства подзолистых почв

Гори- зонт Глубина отбора, см Содержание гумуса, % рН Гк** Поглощенные катионы, мэкв/100 г почвы Степень насыщености, % Подвижные, мг/100 г

Н2О КС1 Са++ Мд++ К+ Na+ Сумма Р2О5 К2О

Р. 11 Торфянисто-подзолистая иллювиально-железистая

Т1 0-7 87,0* 3,4 2,5 70,5 5,5 14,5 1,94 0,60 21,94 24 32 154

Т2 8-15 * ОО 51 3,6 2,5 52,6 4,0 4,0 0,77 0,62 9,39 15 8,7 28,6

А2 20-30 1,08 4,5 3,5 8,85 1,3 0,5 0,03 0,15 1,93 18 0,6 1,5

ВFe 40-50 3,48 5,2 4,2 3,05 1,3 0,5 0,04 0,13 1,92 39 4,0 1,9

В2 70-80 1,32 5,1 4,1 4,23 1,5 0,5 0,09 0,21 2,3 35 1,3 3,0

ВС 80-90 0,66 5,0 4,0 6,97 1,5 1,3 0,11 0,22 3,08 31 0,4 3,7

Р.8 Средненнеглубокоподзолистая иллювиально-железистая

Адер 0-10 7,1* 4,5 3,2 11,2 2,3 2,0 0,12 0,14 4,51 29 3,2 4,6

А2 10-20 0,56 5,4 4,3 4,15 1,8 0,8 0,02 0,1 2,62 39 0,6 1,4

В20 30-40 2,9 5,1 4,5 5,25 1,8 0,8 0,12 0,17 2,79 35 3,5 4,0

ВFe 45-55 0,66 5,1 4,9 1,18 1,8 0,8 0,09 0,26 2,85 71 1,6 3,1

ВС 70-80 0,56 5,7 5,0 1,03 1,3 0,5 0,06 0,21 2,02 66 1,7 2,0

Р.14 Слабоповерхностноподзолистая иллювиально-железистая

А1А2 0-5 2,63 4,8 3,4 8,11 1,8 0,5 0,07 0,14 2,46 23 0,6 3,2

А2 5-8 0,8 5,0 4,1 3,63 1,3 0,5 0,03 0,15 1,93 35 0,6 1,4

ВFe 8-17 0,94 5,5 4,9 2,35 1,8 0,5 0,06 0,2 2,51 52 4,2 1,8

В2 30-40 0,14 5,7 4,6 1,78 1,8 0,5 0,04 0,18 2,47 58 1,8 1,6

ВС 50-60 0,47 6,0 4,7 1,60 1,8 0,5 0,03 0,18 2,46 61 1,7 1,3

Р. 22 Мелкоподзолистая иллювиально-железистая

А1А2 0-7 1,22 5,5 4,1 3,05 1,3 0,8 0,07 0,2 2,27 43 1,4 2,6

ВFe 7-15 0,75 5,7 5,0 1,98 1,3 0,5 0,06 0,13 1,94 49 1,9 1,9

В2 18-28 0,47 5,8 5,1 0,83 1,3 0,5 0,04 0,13 1,92 70 2,1 0,8

Вз 30-40 0,47 5,8 4,8 1,40 1,5 0,8 0,03 0,1 2,38 63 1,3 1,1

В4 60-70 0,47 5,9 4,8 0,93 1,3 0,8 0,03 0,11 2,14 70 1,4 0,9

ВС 80-90 0,47 5,9 4,7 1,28 1,5 0,8 0,04 0,13 2,42 65 1,7 1,3

* потеря при прокаливании; ** гидролитическая кислотность.

Эк,ология

Эрозия приводит к различной степени деградации почв. Наблюдаются интенсивные процессы смыва и дефляции мелкозема, усиливается образование морозобойных трещин и трещин иссушения, увеличиваются глубина промерзания и скорость оттаивания почв. Однако необходимо отметить, что только полное удаление грубогумусного горизонта в результате пожара приводит к смыву верхней части минеральных горизонтов. Смыв идет до того момента, пока не сформируется перегнойно-аккумулятивный горизонт. В [5] авторы отмечают плоскостной смыв до 6 см за один вегетационный сезон. По данным [2], количество смытой почвы на участке, пройденном низовым пожаром, составляло 6,5 м3/га за теплый сезон. При восстановлении перегнойного горизонта формируется подзолистый вторичный горизонт на месте оставшегося иллювиального. Таким образом, узловым моментом при создании обстановки, способствующей вышеперечисленным процессам деградации почв, является полное прогорание грубогумусового и торфяного горизонтов. Именно этот процесс создает стартовую ситуацию для начала процессов, ухудшающих свойства почв.

Выгорание верхних органогенных горизонтов приводит к резкому снижению плодородия почв. Происходит значительное уменьшение содержания органического вещества, и, как следствие, потеря азота, резко падают значение суммы поглощенных катионов и степень насыщенности почв основаниями (табл. 1). Отмечается тенденция к уплотнению почв.

Базовый профиль эволюционирует из сильно- и среднеподзолистых в слабо-подзолистые и неопод-золенные, а из глубоко- и неглубокоподзолистых - в мелкоподзолистые и неоподзоленные (табл. 2). При этом запасы подвижных форм элементов питания в корнеобитаемом слое (30 см) значительно варьируют в зависимости от стадии эволюционирования почвы (рис.). Уменьшается содержание подвижного калия, легко вымывающегося из золы, и несколько увеличивается содержание подвижного фосфора.

Таблица 2

Схема послепожарной эволюции подзолистых почв

Гипотетический профиль (горизонты и их мощность) Стадия

Т0 (6-0)-АТ 1 /АТ 1 (0-7)- А2 (7-18)- Исходная «целинная» почва средненеглубоко-подзолистая оторфованная

А1 (0-7)-А2(7-18)- Неоднократное прогорание

А1 (0-2)-А2(2-13)- Плоскостная эрозия

А1А2 (0-2)-А2 (2-12) - Частичное восстановление

А1А2 (0-2)-А2 (2-10) - Прогорание и последующая эрозия. Переход среднеподзолистым к слабоподзолистым

А1А2 (0-2)-А2 (2-8) - Плоскостная эрозия. Переход к поверхностноподзолистым

А1А2 (0-2)-А2 (2-6) - Плоскостная эрозия

А1А2 (0-2)-А2 (2-4) - Фрагментарно оподзоленных

А1-А1А2 (0-2)^ (2 ...) - Переход в группу «неоподзоленных»

Современное состояние лесорастительных свойств почвенного покрова на значительной части территории Северного Сахалина можно оценить как средне- и сильнодеградированное. Это вызвано частыми пожарами, которые привели к почти полному выгоранию лиственничных и кедровостланиковых лесов. И хотя видовой состав растений, как и спектр растительных ассоциаций района исследований, не отличается большим разнообразием, значение растительного покрова для сохранения целостности ландшафтов в условиях муссонного климата и доминирования песчаных почв очень велико.

Обширные пожары, имевшие место на территории Северного Сахалина, привели к нарушению ландшафтов, носящих во многих случаях необратимый характер, и к очень сильной деградации почв, т.е. существенному ухудшению их лесорастительных свойств. Нарушенные ландшафты способны восстановиться естественным путем, но для этого требуется длительное время, в течение которого должны быть исключены пожары. Процесс восстановления может быть, по-видимому, существенно ускорен специальными приемами. Однако конкретных исследований, которые бы показали возможность и целесообразность восстановления подобных ландшафтов, как видно по литературным данным, пока еще нет.

кг/га

350

300

250

200

150

100

50

Фосфор

Ш К алий

Торфянисто-

подзолистая

иллювиально-

железистая

Средненнеглубоко-

подзолистая

иллювиально-

железистая

Слабоповерхност-

ноподзолистая

иллювиально-

железистая

Мелкоподзо-

листая

иллювиально-

железистая

0

Запасы подвижных форм элементов питания в корнеобитаемом слое (30 см)

Литература

1. Гуков, Г.В. Лесоведение на Дальнем Востоке / Г.В. Гуков. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1990. - 312 с.

2. Клинцов, А.П. Защитная роль лесов Сахалина / А.П Клинцов; Дальневост. НИИ лесн. хоз-ва. Сахал. лесн. опыт. ст. - Южно-Сахалинск: Дальневост. кн. изд-во, 1973. - 231 с.

3. Колесников, Б.П. Очерк растительности Дальнего Востока / Б.П. Колесников. - Хабаровск: Кн. изд-во, 1955. - 104 с.

4. Костенков, Н.М. Классификация и характеристика почв Северо-Сахалинской низменности / Н.М. Кос-тенков, В.И. Ознобихин, В.П. Гулецкий // Аграрная политика и технология производства сельскохозяйственной продукции в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. - Т. 2. - Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2002. - С. 78-84.

5. Мизеров, А.В. Эрозия почв юга Дальнего Востока и острова Сахалин и меры борьбы с нею / А.В. Мизеров. - М.: Наука,1966. - 152 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Толмачев, А.И. Широтные пределы распределения растений на Сахалине / А.И. Толмачев // Геогр. сб. Т.8. Растительный покров Сахалина. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С.5-14.

7. Фуряев, В.В. Изучение послепожарной динамики лесов на ландшафтной основе / В.В. Фуряев, Д.М. Киреев. - Новосибирск: Наука, 1979. - 160 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.