CC BY
40
ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ И ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЕ
УДК 630.114.68:630.176.321/322
М. И. Антоник1, В. Н. Босак2
1РУП «Белгослес» 2Белорусский государственный технологический университет
ПОЧВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ДУБОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ БЕЛАРУСИ
В почвенно-климатических условиях произрастания дуба черешчатого (Quercus robur L.) установлены особенности состояния почвенных условий по водно-физическим свойствам и влаго-запасам; выявлены закономерности распределения и содержание биогенных элементов; определен гранулометрический состав почв, а также групповой и фракционный состав гумуса.
В исследованиях установлено, что в Беловежской пуще дубравы произрастают на дерново-подзолистых и бурых лесных песчаных и супесчаных почвах, подстилаемых моренными суглинками; дубравы в поймах р. Припять - на пойменных дерновых глеевых супесчаных почвах с содержанием в гумусовых горизонтах до 20% физической глины.
Почвенные условия произрастания дубрав по водно-физическим свойствам, влагозапасам и агрохимическим показателям более благоприятны в пойменных лесах, по плотности и гранулометрическому составу - в плакорных типах дубрав.
Ключевые слова: почва, дубовые насаждения, водно-физические свойства, агрохимические показатели.
M. I. Antonik1, V. M. Bosak2
1RUE "Belgosles" 2Belarusian State Technological University
THE SOIL CONDITIONS OF THE OAK STANDS IN THE SOUTH-WEST PART OF BELARUS
In the soil and climatic conditions of the oak stands (Quercus robur L.) grown installed: features of the state land-ground-water conditions on the water physical properties and moisture capacity; the regularities of distribution and content of nutrients were revealed; the granulometric composition of soil were established and the group and factional composition of humus were determined.
The studies found that in the Bialowieza Forest oak-woods grow on sod-podzolic and brown forest sandy and sabulous soils underlain by moraine loam. Oak-woods in the floodplains of Pripyat grow on floodplain sod gley sabulous soils with content of physical clay in humus horizons up to 20%.
Soil conditions of oaks by water-physical characteristics, moisture reserves and agrochemical indicators are better in floodplain forests, while by density and granulometric texture - in upland types of oak-woods.
Key words: soil, oak stands, water-physical characteristics, agrochemical indicators.
Введение. Насаждения дуба черешчатого в Республике Беларусь занимают 248,0 тыс. га, что составляет 3,4% от покрытых лесом земель. Большинство насаждений дубрав произрастают в юго-западной части Беларуси.
Продуктивность и устойчивость дубрав определяется особенностями почвенных условий их произрастания, поэтому для разработки рекомендаций по их воспроизводству и формированию весьма актуальным является изучение свойств почв дубовых насаждений [1-5].
Исследование почвенных условий в суходольных и пойменных дубовых насаждениях проводили на пробных площадях (1111) в Миле-вичском лесничестве ГЛХУ «Житковичский лесхоз», в Переровском и Озеранском лесничествах ГНП «Припятский», образующих типолого-экологический ряд дубрав: орляковая, черничная, кисличная, прируслово-пойменная, ольхово-пойменная, злаково-пойменная, широкотравно-пойменная, ландышево-пойменная, осоково-пойменная, а также в Королево-Мостовском
и Пашуковском лесничествах ГПУ «НП «Беловежская пуща» - орляковая, черничная, кисличная, снытевая, крапивная, папоротниковая дубравы.
Лесоводственно-таксационные и лесотипо-логические исследования выполняли по методам В. Н. Сукачева, В. С. Зона, И. Д. Юркевича и В. С. Гельтмана. Детальному исследованию предшествовало рекогносцировочное обследование лесных массивов.
Таксацию пробных площадей проводили по общепринятым в лесной таксации методам (ОСТ 56-69-83). В процессе выполнения работы были заложены 42 пробные площадки, на которых в почвенных разрезах описывали морфологические признаки генетических горизонтов, измеряли глубину уровня грунтовых вод, отбирали образцы для анализов водно-физических и химических свойств.
Определение водно-физических и химических свойств почв выполняли по методикам И. К. Блинцова, Н. И. Смеяна, И. Н. Соловьева, А. И. Горбылевой, В. Г. Минеева. В лабораторных условиях определяли максимальную гигроскопичность по Николаеву, полевую влажность, гранулометрический состав по Качин-скому, общую плотность, плотность твердой фазы почв, рассчитывали пористость и запасы влаги в почвах по горизонтам, проводили определение содержания Сорг - по Никитину, N064 -по Кьельдалю, Рвал - по Шерману, Nn.-i- - по Корнфилду, Р2О5 - по Кирсанову, pHKci -потенциометрическим методом. Определение группового фракционного состава гумуса проводили по схеме И. В. Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой.
При обработке данных применяли методы математической статистики (Е. А. Дмитриев, П. Ф. Рокицкий, Г. Н. Зайцев) с использованием стандартного пакета Microsoft Ехсе1 ХР, анализ данных выполняли по методикам А. А. Минько, Дж. Саймона с использованием стандартного пакета Statistica 6.0.
Основная часть. В Беловежской пуще по общему числу видов наибольшим флористическим богатством отличается дубрава орляковая (67 видов растений), за ней идут дубравы кисличная и папоротниковая (соответственно 52 и 50 видов). Наименьшее число видов отмечено в дубравах крапивной, снытевой и черничной (соответственно 48, 44 и 29 видов). В Полесье наибольшее число видов выявлено в пойменных типах леса: в дубраве широкотравно-пойменной - 52, злаково-пойменной - 49. В при-руслово-пойменной дубраве насчитывалось 23 вида, ольхово-пойменной - 20, орляковой - 32, черничной - 28, кисличной - 26, злаково-пойменной и широкотравно-пойменной дубравах - соответственно 28 и 24 вида. В живом
напочвенном покрове часто встречаются Oxalis acetosella L., Pteridium aquilinum (L.) Kuhn., Convallaria majalis L., Majanthemum bifolium (L.) F.W. Schmidt, Vaccinium myrtillus L., Anemone nemorosa L., Trientalis europaea L., Pirola rotun-difolia L., Aegopodium podagraria L., Stellaria holostea L., Carex pilosa Scop., Vaccinium vitis-idaea L., Fragaria vesca L., Asarum europaeum L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth., Agrostis alba L., Galeobdolon luteum Huds., Luzulapilosa (L.) Willd., Urtica dioica L., Deschampcia caespito-sa (L.) P.B., пятнами - Pleurozium Schreberi (Br-id.) Mitt., Dicranum scoparium Herdw., Mnium affme Bland ex Funck.
Дубовые насаждения Беловежской пущи произрастают на песчаных и супесчаных почвах, развивающихся на моренных суглинках. Бурые лесные почвы встречаются небольшими участками среди дерново-палево-подзолистых, занимая повышенные хорошо дренированные участки, которые представлены преимущественно рыхлыми почвообразующими породами; с глубины от 0,4 до 1,5 м они подстилаются моренными суглинками.
В составе мелкозема исследуемых почв преобладали фракции крупнозернистого и среднезернистого песка (1,0-0,25 мм) при незначительном содержании иловатой фракции (<0,001 мм) - 0,34-7,24%. Содержание физической глины по почвенным разновидностям варьировало от 2,55 до 25,90%, количество илистых частиц составило 0,60-7,24%, крупнозема -2,13-10,49%.
По гранулометрическому составу в пойме р. Припять преобладали почвы на супесчаном аллювии с содержанием в верхних горизонтах 15-20% частиц физической глины. В составе мелкозема преобладающими являлись фракции 0,25-0,05 мм (от 18,46 до 91,59%). Пойменные почвы отличались слоистостью профиля, развитым гумусовым горизонтом при среднем рНкс1 4,64 и аккумулятивном характере распределения веществ в профиле с их максимальной концентрацией в верхних слоях.
Плотность твердой фазы почв дубрав Беловежской пущи колебалась от 2,35 до 2,87 г/см3. Наименьшие значения (1,15-1,45 г/см3) отмечены в лесной подстилке, что обусловлено составом и высоким содержанием органического вещества. Величина максимальной гигроскопичности всех исследованных почв была неодинакова: верхние песчаные горизонты содержали в среднем 0,20%, нижние - до 1,11% влаги, верхние супесчаные горизонты - 0,30%, нижние - 0,83%, суглинистые горизонты - соответственно от 1,21 до 1,42%.
Влагозапасы в почвенном горизонте 0-20 см характеризовались небольшими объемами (<20 мм).
Запасы влаги в 1,5 м слое составляли в дубравах крапивной и снытевой не более 145,36 мм, кисличной - 155,54-157,14 мм, черничной -207,46 мм, папоротниковой и культурах дуба в кисличных типах леса - соответственно 171,86 и 182,29 мм, орляковой - 104,15 мм (рис. 1).
Плотность почв дубрав Полесья составила в лесных подстилках 0,25-0,40 г/см3, гумусовых горизонтах - 1,06-1,65 г/см3, иллювиальных горизонтах - 1,36-1,88 г/см3 при плотности твердой фазы почв от 1,20 до 2,78 г/см3.
300
300
11111
3 N 3 го 3 3 3 С!? 3 3 ОС 3
.с .р о .с и к « с .р е ч па . (кр. .с и к
ПП
Рис. 1. Запас влаги в 1,5 м слое почв дубрав ГПУ «НП «Беловежская пуща»
Пористость гумусовых горизонтов была достаточно высокая (39,48-56,61%) при пористости иллювиального горизонта 26,07-50,08%. В 0,5 м песчаном горизонте дубравы орляковой содержалось 246,43 мм продуктивной влаги; более высокими запасами продуктивной влаги характеризовались широкотравная и злаковая дубравы (соответственно 574,52 и 541,98 мм).
В верхнем супесчаном горизонте (0-30 см) запасы продуктивной влаги составили 126,90 мм (максимальные - 139,89 мм), в нижнем слое (30-100 см) - от 171,10 до 435,11 мм. Запасы продуктивной влаги в песчаных горизонтах (слой 0-30 см) колебались в пределах 50,27-57,18 мм. В суглинистом слое на глубине 65-150 см запас продуктивной влаги оказался 244,98 мм, в таком же слое на глубине 70150 см - 131,83 мм, на глубине 85-150 см -71,34 мм (рис. 2 и 3).
Лесные подстилки почв дубовых насаждений Беловежской пущи характеризовались высоким содержанием органического углерода (Сорг), которое варьировало от 20,85 до 36,95%.
По сравнению с лесными подстилками нижележащие почвенные горизонты сравнительно бедны содержанием гумуса, которое колебалось в гумусовых и подзолистых горизонтах в пределах 1,38-4,67%. В иллювиальных и оглеенных горизонтах содержание органической массы было очень низкое - от 0,08 до 0,65%.
200
« £
ч
£ 100 е
З
2 3
р о
с и к
и
с
р
е ч
3
п
00 ПП
кр
с и к
Рис. 2. Запас влаги в 1,5 м слое почв полесских дубрав
Содержание общего азота (Кобщ) в лесных подстилках почв дубовых насаждений Беловежской пущи составило 1,27-1,70%: в снытевой дубраве - 1,27%, папортниковой - 1,30%, кисличных - 1,58-1,68%, черничных - 1,70%. В подзолистых горизонтах содержание общего азота уменьшилось в 4-12 раз, что указывает на низкую степень минерализации азотсодержащих органических соединений в составе полуперегнившего субстрата лесных подстилок (С : N = 14 : 1-22 : 1). В иллювиальных и подстилающих горизонтах содержание общего азота уменьшилось до очень низких величин -0,02-0,10% (С : N = 8 : 1-18 : 1).
и г
гла
в с
с«
ПП
Рис. 3. Запас влаги в 1,5 м слое почв припятских дубрав
Фракция легкогидролизуемого азота (Кл..г) в орляковой и черничной дубравах варьировала в пределах 4-7% от содержания общего азота. Отмечена аналогичная закономерность распределения как в лесных подстилках (877,5987,0 мг/кг), так и в почвенных горизонтах (от 68,5 до 526,5 мг/кг).
Содержание валового фосфора (Рвал) в бурых лесных и дерново-подзолистых почвах дубрав Беловежской пущи составило 0,070,12% (запасы - от 0,27 до 1,05 кг/м2) с максимальными значениями в лесных подстилках кисличных и черничных типов дубовых насаждений. При этом содержание валового фосфора
в значительной степени было представлено минеральными фосфатами, где фракция подвижного фосфора (Р2О5) составила 10-40% от запасов валового фосфора.
В расчете на 1,5 м глубину и 1 м2 поверхности с учетом мощности и плотности почвенных горизонтов рассчитаны потенциальные запасы гумуса в почвах беловежских дубрав, равные 15-24 кг/м2. Запасы гумуса (0,5-0,7% от массы почвы) оказались более низкие в почвах сныте-вой дубравы и высокие - в почвах кисличных, крапивной и черничной дубрав. Запасы варьировали в пределах 1,44-3,14 кг/м2 при более высоких показателях в почвах черничной и крапивной дубрав, низких - в почвах кисличных и папоротниковых типах дубрав. Запасы достигали 7-10% от общего азота и преобладали в черничных и крапивных типах дубрав.
Результаты потенциометрического анализа показали, что почвенные горизонты исследуемых беловежских дубрав имели сильнокислую и кислую реакцию среды (рНКс1 3,12-4,86).
Содержание органического углерода (Сорг) в лесных подстилках полесских дубрав поймы р. Припять варьировало в широких пределах -от 10 до 40% от сухой массы. Наибольшее количество органического углерода было представлено в лесных подстилках плакорных дубрав (орляковой, кисличной, черничной - 26,35-40,75%). В гумусовых горизонтах содержание гумуса составило 2,32-2,68%, в иллювиальных горизонтах отмечено снижение гумуса в 2-10 раз.
Количество общего азота в лесных подстилках оказалось менее вариабельным (от 1,06 до 1,80%). Высокий запас азота отмечен в лесных подстилках ольхово-пойменной (1,80%) и пла-корной черничной (1,68%) дубрав, низкое содержание характерно в лесных подстилках орляко-вой дубравы (1,25%) и культур дуба черешчатого (1,00%). В гумусовых горизонтах содержание общего азота резко снизилось до 0,17-0,80%.
Почвы полесских дубрав Припяти характеризовались низким содержанием валового фосфора - от 0,03 до 0,09% (запасы валового фосфора составили 0,08-0,60 кг/м2) при максимальном обеспечении фосфором лесных подстилок пойменных и плакорных орляковой и кисличной дубрав.
В лесных подстилках беловежских старовозрастных кисличных и черничных дубрав на дерново-подзолистых глееватых супесчаных почвах соотношение С : N = 22 : 1-27 : 1 свидетельствует о распределении углерода по генетическим горизонтам с высокой минерализацией в гумусовом горизонте. Эти почвы характеризовались более мощными лесными подстилками и высоким содержанием углерода и азота органического вещества (соотношение С : N =
= 22 : 1-15 : 1, в нижних горизонтах до 10 : 1-5 : 1), что указывает на среднюю обеспеченность этих почв доступным для растений азотом. Гумус в верхней части профиля в лесных подстилках характеризовался средним, а гумус в лесной подстилке и гумусовом горизонте - высоким содержанием гуминовых кислот (ГК) при отношении Сг.к : Сф.к = 1,10-1,78.
В нижней части почвенного профиля отмечено уменьшение количества гуминовых кислот и снижение этого соотношения до 0,24-0,88. Тип гумуса в лесной подстилке и гумусовом горизонте следует отнести к фульватно-гуматному с высокой степенью гумификации органического вещества. Фракция гуминовых кислот, связанных с подвижными оксидами в лесной подстилке и в минеральных горизонтах, находилась на низком уровне. Содержание гуматов кальция было низкое в лесной подстилке и возрастало по профилю в гумусовом горизонте до 40% от суммы гуминовых кислот; в иллювиальных горизонтах содержание гуминовых кислот заметно уменьшилось, что приводило к увеличению содержания фульвокислот.
Гумусовый состав дерново-подзолистых глееватых супесчаных почв, подстилаемых моренными суглинками, характеризовался степенью гумификации органического вещества от средней до высокой по генетическим горизонтам почвенного профиля. Выделяется фульватно-гуматный тип гумуса для лесной подстилки и гумусового горизонта в верхней части профиля с отношением Сг.к : Сф.к от 1,0 до 1,5 с высоким содержанием прочносвязанных гуминовых кислот. Количественная часть гумусовых кислот, свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами, менее значимая в сравнении с аналогичной фракцией в гумусе почв, сменяемых песками, что свидетельствует о меньшей подвижности гумусовых веществ в супесчаных почвах, подстилаемых моренными суглинками.
По групповому составу гуминовые кислоты представлены всеми тремя фракциями. Фракция, связанная с кальцием, изменялась от очень низкой до средней величины (2-40% от суммы ГК); степень гумификации органического вещества в лесных подстилках и минеральных горизонтах почвенного профиля варьировала от низкой до высокой величины (18-90% от суммы ГК).
Заключение. Дубравы от низкобонитетных до высокопродуктивных различаются по водно-физическим свойствам, гранулометрическому составу, условиям увлажнения и агрохимическим показателям.
В Беловежской пуще дубравы произрастают на песчаных и супесчаных почвах, подстилаемых моренными суглинками. Плотность твердой
фазы колеблется от 2,35 до 2,87 г/см3, низкие величины (1,15-1,45 г/см3) характерны для лесной подстилки. Плотность лесных подстилок равна 0,17-0,33 г/см3, почвенных горизонтов -1,46-1,81 г/см3. Влагозапасы в 1,5 м слое составляют от 145,36 до 256,16 мм.
Дубравы в поймах р. Припять произрастают на пойменных дерновых глеевых супесчаных
почвах с содержанием в гумусовых горизонтах до 20% физической глины.
Почвенные условия произрастания дубрав по водно-физическим свойствам, влагозапа-сам и агрохимическим показателям более благоприятны в пойменных лесах, по плотности и гранулометрическому составу - в пла-корных типах.
Литература
1. Антоник М. И. Особенности почвенных условий дубрав Беловежской пущи // Почвоведение и агрохимия. 2012. № 2. С. 74-81.
2. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 260 с.
3. Романова Т. А. Водный режим почв Беларуси. Минск: Беларуская навука, 2015. 144 с.
4. Соколовский И. В., Беспалый А. А. Дерново-подзолистые грунтово-слабоглееватые и грунтово-глееватые лесные почвы Белорусского Полесья // Труды БГТУ. 2013. № 1: Лесное хоз-во. С. 186-190.
5. McFee W. Jr., Stone E. L. Quantity, Distribution and Variability of Organic Matter and Nutrients in a Forest Podzol in New York // Soil Science Soc. Am. Proc. 1965. Vol. 29. P. 432-436.
References
1. Antonik M. I. The soil conditions of the ouk-woods in Bieloviezskaya Puscha. Pochvovedenie i agrokhimiya [Soil Science and Agrichemistry], 2012, no. 2, pp. 74-81 (In Russian).
2. Dobrovol'skiy G. V., Nikitin E. D. Funktsii pochv v biosfere i ekosistemakh [Soils functions in the Biosphere and Ecosystems]. Moscow, Nauka Publ., 1990. 260 p.
3. Romanova T. A. Vodnyy rezhimpochv Belarusi [Water regime of soils of the Belarus]. Minsk: Belaruskaya navuka Publ., 2015. 144 p.
4. Sokolovskiy I. V., Bespalyy A. A. Sod-podzolic groundwater cryptogley and groundwater gley soils of the Belarusian Polesye region. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2013, no. 1: Forestry, pp. 186-190 (In Russian).
5. McFee W. Jr., Stone E. L. Quantity, Distribution and Variability of Organic Matter and Nutrients in a Forest Podzol in New York. Soil Science Soc. Am. Proc., 1965, vol. 29, pp. 432-436.
Информация об авторах
Антоник Мария Ивановна - ведущий инженер. РУП «Белгослес» (220089, г. Минск, ул. Железнодорожная, 27, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Босак Виктор Николаевич - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Information about the authors
Antonik Maryia Ivanauna - leading engineer. RUE "Belgosles" (27, Zheleznodorozhnaya str., 220089, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Bosak Viktar Mikalaevich - DSc (Agriculture), Professor, Head of the Department of Occupational Safety. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Поступила 28.01.2016
