Послепожарное почвообразование в кедрово-широколиственных лесах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ПОСЛЕПОЖАРНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В КЕДРОВО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСАХ

А.П. САПОЖНИКОВ, д.с.-х.н., главный научный сотрудник ДалъНИИЛХ, Л.О. КАРПАЧЕВСКИЙ, к.б.н., профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, Л.С. ИЛЬИНА, к.б.н., доцент МГУ им. М.В. Ломоносова

Кедрово-широколиственные леса по сравнению с другими лесными формациями Дальнего Востока занимают довольно узкую, но, пожалуй, наиболее благоприятную по лесорастительным свойствам экологическую нишу. Это определяет их особое качественное и весьма существенное количественное биоразнообразие: по флористическому и фаунистическому составу и био-геоценотической пестроте.

Высокий уровень пестроты растительного покрова предопределяет высокую временную и пространственную динамику естественного биоразнообразия в кедровниках. Последнее проявляется на фоне достаточно высокого консерватизма почв. Ранее (Шейнгауз и др., 1984) были получены данные, свидетельствующие об очень слабых корреляционных связях растительности и почв в кедровниках. Это позволяет рассматривать почву в качестве индикатора сохранности или степени нару-шенности экосистемы.

Последнее тем более перспективно, что сама почва неоднозначно реагирует на изменения, происходящие в лесном биогеоценозе, поскольку в ней сочетаются и стабильные (консервативные), и динамичные компоненты. К первым относится собственно минеральный слой (горизонты А-В-С), к последним- лесная подстилка и частично гумусовый горизонт. Эти горизонты к тому же являются самой благоприятной средой обитания почвенной фауны, грибной флоры, а также местом, где протекают микробиологические процессы.

Важным фактором, нарушающим ход естественных процессов в лесу, являются лесные пожары, последствия которых чаще

всего трудно прогнозируются. Поэтому параллельное изучение послепожарных сук-цессий растительности и эволюции почв, в первую очередь лесных подстилок, представляется весьма актуальным и с теоретической (понимание динамики происходящих процессов), и с практической (мониторинг, прогноз) точек зрения.

Проблема послепожарного почвообразования (пирогенез лесных почв) периодически привлекает к себе внимание ученых, хотя следует признать, что это происходит все реже и реже.

Обусловлено это тем, что теория явления если и не обобщена в достаточной мере, то четко определена на примере различных природных ситуаций (АЫ§геп, 1959; Сапожников, 1976; Фуряев, 1973; и др.). Одной из наименее изученных и наиболее важных проблем остается «спровоцированное" лесными пожарами восстановление исходного состояния среды и особенно солума -затухание процессов. От интенсивности этих процессов во многом зависят оценка продукционного потенциала лесных земель и выбор способов их рационального использования. Здесь вряд ли возможны унифицированные подходы, поскольку во многом определяющими выраженность деструкцион-ных процессов или МСД восстановления является комплекс лесорастительных условий, их пестрота. Безусловно, каждая лесорасти-тельная формация имеет свое направление сукцессионных смен, следовательно, фито-компонент можно рассматривать в качестве определяющего фактора биологической ветви послепожарного почвообразования.

Кедрово-широколиственные леса в этом плане представляют большой интерес. Их уникальность требует особых подходов к охране и своевременному восстановлению насаждений, но здесь же имеются весьма благоприятные условия для быстрого зарастания поврежденных пожаром почв, что стимулирует биологический (фитоденотиче-ский) аспект послепожарного почвообразования, как ни в одной другой формации.

Пирогенез почв кедровников Дальнего Востока изучался и ранее. Здесь же на основе вновь полученных фактов мы предприняли попытку несколько расширить и углубить существующие представления о пирогенезе почв кедрово-широколиственных лесов.

В большинстве работ, посвященных познанию влияния огня на почву, рассматривается пирогенная трансформация отдельных почвенных свойств или их совокупности. На самом же деле наиболее сильное воздействие на почву оказывает не столько сам огонь, сколько вторичные изменения в биогеоценозе, связанные с послепо-жарной трансформацией растительного покрова.

Некоторые аспекты пирогенного влияния на почвообразование можно рассматривать применительно к любой лесной почве. Другие же специфичны для каждого типа в отдельности. По характеру пироген-ных воздействий различаются почвы равнин и гор, влажные и сухие, с мощной и фрагментарной подстилками и т. п.

Поэтому в зависимости от характера и силы самого воздействия и параметров почвы связь "пожар - почва" может обнаружиться более или менее четко или не проявиться совсем.

Во временном аспекте пирогенное изменение свойств почв можно условно разделить на три этапа: сразу после пожара; на стадии изменения и/или разрушения первичного фитоценоза; в процессе развития и становления вторичного фитоценоза и последующей сукцессии.

Первый этап - непосредственное воздействие огня на почву - наиболее изученная часть проблемы, достаточно полно отражена в обзорах Фирсовой (1960), Са-пожникова (1982) и других, а также в многочисленных работах, посвященных отдельным моментам послепожарного почвообразования.

Наиболее существенные и длительно сохраняющиеся изменения в почвообразовании проявляются на последующих этапах послепожарного развития фитоценозов и в результате косвенного влияния пожаров (Сапожников, Киселева, 1977). В целом проблема "пирогенез лесных почв" остается мало изученной и постоянно выдвигает новые вопросы. Вот некоторые из них. Пожар может коренным образом изменить направление почвообразования (заболачивание равнинных территорий, образование каменных россыпей в горах), а может лишь усилить те процессы, которые протекали в почве. Усиление минерализации органического вещества в почве ведет к увеличению количества доступных растениям питательных элементов, но может привести и к ее обеднению, что обычно наблюдается при промывном режиме, если эти элементы не закрепятся в почве в результате биологических и физико-химических процессов. Не выяснена роль углей верхних пирогенных горизонтов в закреплении (сорбции) питательных элементов. Не до конца выяснена роль послепожарного задернения и чем оно отличается от послерубочного; может ли развитие дернового процесса стимулировать муллевое гу-мусообразование и в каком случае? Практически не разработана классификация после-пожарных лесных подстилок, что требует регионального подхода, поскольку пироген-ные почвы разных частей лесной зоны проходят разные эволюционные пути.

Исследования выполняли по двум направлениям: 1) собственно почвенно-гене-тическое (на базе Сихотэ-Алиньского заповедника) и 2) почвенно-фитоценотическое (на базе Верхнеуссурийского стационара).

Почвенно-генетические аспекты по-слепожарного почвообразования

Изучали почвы на гарях разного возраста (табл. 1). Наибольшие изменения после пожара происходят в верхних горизонтах почв. Во-первых, уничтожается вся или частично старая лесная подстилка, а иногда и часть подстилочно-гумусово-аккумуля-тивного горизонта АОА1. Во-вторых, образуется пирогенный горизонт, резко отличающийся по свойствам от слоев подстилки. Глубина уничтожения органогенных горизонтов очень важна для дальнейшей эволюции верхних горизонтов. Можно выделить два исходных типа строения верхних горизонтов после пожара: 1) полностью сгоревшая старая лесная подстилка и горизонт АО формируют пирогенный горизонт Рг; 2) сгорает лишь верхняя часть грубогумусовой или оторфованной подстилки (что особенно характерно для весенних низовых пожаров).

Горизонт Рг формируется в зависимости от степени прогорания подстилки, поверх одного из ее подгоризонтов или горизонта А1 (АОА1). Поэтому в дальнейшем подстилка может формироваться как грубо-гумусовая муллевая или более мощная типа мор (01-0Трг-А0- или 01-А0рг-А0), часто

со следами оторфованности. Это происходит вследствие того, что уничтожение лишь верхней части подстилки стимулирует развитие на гари популяций брусники, багульника, рододендрона, мхов, трудноразлагаю-щийся корнелистовой опад и отпад которых способствует образованию мощной (10-15 см) подстилки типа мор. Влияние на почву в качестве решающего фактора таких растений, как рододендрон отмечали и другие исследователи (Фридланд. 1972).

Такие "узловые" моменты в почвообразовании могут возникать на разных этапах послепожарных сукцессий. Так, на 10- 30-летней гари, когда под березовым, осиновым, лиственничным молодняком поселяются рододендрон сихотинский или багульник-подбел, вытесняется злаково-разнотравная напочвенная растительность, под которой уже сформировался дерново-пирогенный горизонт АёРг, богатый углями и густо пронизанный корнями трав. Постепенно он меняется на горизонт АОрг, грубогумусный, образованный сильно- и среднеразложив-шимся органическим веществом, равномерно перемешанным с мелкими многочисленными углями.

Таблииа 1

Характеристика объектов исследования

Давность пожара, лет Экспозиция, уклон Тип сгоревшего кедровника Тип почвы

контроля гари

1 Южная Рододендроновый БГ БП

5 Северная С лиственницей зеленомошный БОп, БГ Боп, БД, БГ

Южная Папоротниковый БИг БД

6 Восточная С пихтой мертвопокровный БОп БД, Боп

20 Северная, 20° С березой папоротниково-зеленомошный БГ, БИг БГ

Северная,15° С пихтой папоротниково-зеленомошный БОп БОп, Бгоп

Южная С елью, кленом разнотравно- мертвопок- БГ ДБ, БИг, БТ

ровный

35 Северная С березой рододендроновый БОп Боп

50 Южная С липой,дубом мертвопокровный БГ БТ

Северная С пихтой папоротниковый БГ БТ

80 Северная С березой и пихтой разнотравно- БОп БГ

зеленомошный

Южная С дубом разнотравно- мертвопокровный БГ БГ, БТ

Примечание: БГ - бурозем грубогумусовый; БП - буроземно-пирогенная; БОп - бурозем оподзолен-ный; БД - дерново-буроземная; БИг - бурозем иллювиально-гумусовый; БГОп - бурозем грубогумусовый опод-золенный; БТ- бурозем типичный.

В случае сохранения мюллевого почвообразования горизонт Ас1Рг превращается в горизонт Ас1р (20-30 лет), который имеет уже копролитово-зернистую структуру орга-но-минеральной массы; угли мелкие, диф-фузно распределены по всему горизонту. В дальнейшем (спустя 40 - 80 лет) он превращается в горизонт А1рг и А^

Другим примером качественного скачка в изменении типа подстилки может служить этап развития подроста хвойных пород под пологом лиственных на 20 - 30-

летней гари. Поскольку разложение хвои происходит медленнее, чем . листьев и трав, под подростом быстро накапливается подстилка мор или модер-мор (в первые годы появления подроста) В этом случае горизонт АОрг образуется из горизонта Рг (если предшествовала мертвопокровная лиственная парцелла), или горизонт АёРг, который перекрывается горизонтами 01 и 02.

Примером эволюции подстилок в первые десятки лет может служить следующая схема:

01 02 АО

АЦАОА1)

Пожар

Рг 02 АО

АЦАО)

10 лет

01

ОТрг

АО

АОА1

Пожар

Рг

А1 (АОА1)

10-20 лет

01

АОрг АОА1

20-30 лет

01 02 АО АОА1

10-20 лет

1ас1Рг |А1

20-30 лет ! 01 - - - I АёРг

40-50 лет 1оЮ - - - 12 А1

Строение верхних горизонтов наиболее распространенных парцелл на гарях разных возрастов представлено в табл. 2-5. Срок существования пирогенно-производ-ных горизонтов подстилки- АёРг, АОр^ А1рг, - как правило, несколько десятков лет. Формируются еще и переходные "корот-коживушие" горизонты, также являющиеся пирогенно-производными (01Ас1р, Арё, Ас1р). Характеристика всех верхних горизонтов пирогенных почв дана в табл. 6.

I А1

Развитие почвенного профиля после пожара удобнее рассмотреть на примере почв вершин сопок, поскольку они характеризуются сходными климатическими условиями (рис. 1). Для почв кедрово-широко-лиственных лесов на вершинах сопок характерен такой набор горизонтов: 01-А0-А1В-В-ВС. За 80 лет профиль не восстановился. На стадии хвойно-широколиственного леса 80-летней гари строение профиля, особенно его биогенной части, сохраняет следы пожара: 0102-Арс1-А0А1 рг-А 1В-В-ВС (рис. 1).

<7 лФ-^ §

<3 ^ ( П Ц^"4* §

I ) ик ^

— ...............гцчтщштгя м,,--,.^.........—»

о

со

о со

о

3

-1_I-

СО

а.

я £ о с

о о с

о с о

0

1

я

ш

о с к

ч к

•е-

о о.

с 1> н

03 го ее С_

О

а.

Таблица 2

Основные парцеллы и строение верхних горизонтов на пятилетней гари

Контроль Гарь

парцелла строение парцелла строение

подстилки подстилки

Северные склоны

Кедрово-лиственничная рододен- 01-02-А0- Рододендроново-малиновая зла- 01-АёРг-; АёРг-;

дроновая зеленомошная 01-02-0Т ковая, актинидевая злаковая 01-А0Рг-А1Рг;

АОРг

Кедрово-рододендроновая папо- 01-0 2-АО- Рододендроновая кипрейно- Ас1Рг-;0102-А(1Рг

ротниковая злаковая

Пихтово-кедровая мертвопок- ОЮ2-АО Дубово-кленовая разнотравно- 01Ас1-А0Рг

ровная злаковая

Малиново-березовая с родо- 0102- АОРг

дендроном

Кленово-кедровая злаковая 0102-0 А Березово-малиновая злаковая 01Ас1-А0Рг-Ас1Рг-

Кедрово-пихтовая зеленомошная 01-02-АО Злаково-кипрейная 01 Аё-АОРг- Ас1Рг

Кедровая папоротниковая зеле- 01-02-А0- Березовая майниковая мертво- 01 Рг-Рг

номошная -(А0А1)- покровная

Южные склоны

Кедровая папоротниковая 01-02-0А- Березово-малиновая зеле- 0102-Ас1Рг-

номошная злаковая

Дубово-кедровая папоротниково- 01-АО- Березово-малиновая злаково- АёРг

разнотравная разнотравная

Разнотравнокустарниково- 01Ас1-А0Рг-

злаковая

Кипрейная 01Ас1-Рг-

Таблица 3

Основные парцеллы и строение верхних горизонтов на 20-летней гари

Контроль Гарь

парцелла строение парцелла строение

подстилки подстилки

Северные склоны

Кедровая майниково-осочковая 01 -АО-АОА1 Березовая майниково-осоч- 01 -Аёр-АОрг

ковая

Елово-пихтовая с липой папорот- 01-02-А0-, Березовая злаково-папорот- 01-02-А0рг-

никово-мертвопокровная 01-02-А0А1 никовая

Кедровая с рододендроном зеле- 01-02-А0-, Березовая разнотравно-мерт- 01-02-А0рг-

номошная ОЮ2-АО(ОТ) вопокровная

Березово-рододендровая осо- 01 -ОТрг-АОрг-

ково-брусничная 0Ю2-А0рг-

Кедровая папоротниково- 01-02-А0 Березово-кедровая осоково- 0102-А0рг-

зеленомошная брусничная

Пихтовая мертвопокровная 0102-А0- Кедрово-еловая зеленомош- 01-02-0Трг-

ная АОА1рг-

Кленово-березовая разнотрав- 01-02Ас1-

но-папоротниковая АОА1 рг-

Еловая папоротниково-осоко- 01А<1-А0рг-

вая А0А1рг-

Южные склоны

Кленово-кедровая мертвопокров- 0102-А0-, Дубовая разнотравная 01Ас1-А0рг-

ная 01-

Кедровая лещиновая осоково- 01-А0А1-, Березовая разнокустарниковая Аёр-АОрг-

разнотравная 01Ас1- Злаковая Ас1р-А1рг-

Осиново-березовая разно- 01-Аёр-(А0рг)

травная

Таблица 4

Основные парцеллы и строение верхних горизонтов на 50-летней гари

Контроль Гарь

парцелла строение подстилки парцелла строение подстилки

Кедровая с липой мерт- вопокровная Пихтово-кедровая папоротниковая Дубово-кедровая разно-кустарниковая 01-02-А0-01-А0А1 01-(А0А1)-, 01Ас1- Дубовая леспедециево-осоковая Дубовая злаковая Кедрово-дубовая родо-дендроново-леспедециевая Кедровая с липой разно-кустарниково-мертвопокровная Лиственичная мертво- покровная Березово-осиновая злаковая Осиново-березовая с кедром папоротниковая 01-(А0)-0А1рг-01-(А0)-А1рг- 01-02-А0рг- 01-А0рг-(А1рг)- 01-А0рг- 01-02Ас1-(А0рг) 02-02Арс1-А0-Арё-АО- ОЮ2-АО-А1рг-

Таблица 5

Основные парцеллы и строение верхних горизонтов на 80-летней гари

Контроль Гарь

парцелла строение подстилки парцелла строение подстилки

Березово-кедровая раз- 01-(02)-Ао Дубово- 01 -АОрг-

нотравно-зеленомошная рододендроновая мерт-вопокровная

Кедровая с дубом разно- 01-(А0)- Дубово-березовая раз- 01-(А0)-А0рг

травно- нотравная А1рг-

мертвопокровн ая 01 -АОрг-

Кедровая с пихтой раз- 01-(02)-(А0) Дубовая леспедециево-

нотравно- осоковая

папоротниковая Дубово-кедровая мерт- вопокровная Дубовая с лещиной злаковая Лиственичная рододенд- роново-брусничная Лиственично-осоковая Кедровая папоротниковая Кедрово-пихтовая зеле-номошная 01-АЦрг)-01 -АОрг-01-Арс1-А1рг-Арс! 01 - АО(рг) 01-02-А1рг-01-(А0)-А1рг-01-(А0рг)-(А1рг) 01-(А0)-А0рг-

Таблица 6

и т п К

о

го

т о н х

х ^

ю о о

Характеристика верхних горизонтов пирогенных почв

Срок существования (возраст), лет Морфологические особенности

Горизонт угли (величина, расположение) органические остатки, корни (степень разложения) органо-минеральные включения (количество ОМВ) структура ОМВ Причины появления, сохранности Возможность перехода в другие горизонты

1 2 3 4 5 6 7 8

Рг 0-80 Крупные, средние, мелкие спрессованные Единичные Единичные Не опр. Появляется после пожара, сохраняется в мерт-вопокровной парцелле В любой другой производный от гор. Рг в случае поселения растительности

ларг 1 - 80 Крупные, средние, мелкие рыхлорас-положенные Слабая Единичные Не опр. Появляется с первой травянистой растительностью на гор. Рг В гор. АОРг при поселении рододендрона и подроста темнохвойный, в гор. АРс1,Ас1Р

АёР* 20 - 50 20 - 80 Мелкие диф-фузнорасполо-женные Слабая и средняя; обилие корней Небольшое количество Комковато-копролитовая Из гор. Ас)Рг с развитием травянистой рати-тельности в гор. А1Рг, Ас1, А1

5 - 20 (30) Отсутствуют, единичны Слабая;густо переплетенные корнями Единичные Не опр. Появляется при развитии дернины поверх единовременного обильного опада в гор.Ас!, АО

о

Продолжение табл. б

Отмирание погибшей от пожара растительности

АО Рг 1(2)-80 Мелкие, средние, диффузно перемешанные с органикой Средняя и сильная; бесструктурные Единичные Не опр. Перекрывание гор. Рг дерновым (или 01-02), постепенное отмирание в Рг корней и опада с постоянным перемешиванием его мезофауной В гор. АОА1 Рг, АО

ОТ Рг 10(20)-80 Средние, мелкие диффузно расположенные Слабая и средняя; оторфован-ные Единичные Не опр. Обычно неполное прогорание подстилки или обильно разросшиеся на гари мхи, багульник, рододендрон Как правило, долго сохраняется в таком виде (до следующего пожара)

АОА1 Рг 20-80 Мелкие диффузные Сильная; достаточное количество корней Около 1/3 общей массы Копролито-комковато-порошистая Быстрое развитие вторичного фитоценоза, обильный лиственный и травяной опады В гор. А1 Рг

А1 Рг 20-80 Мелкие Незначительное количество сильноразло-жившегося органического вещества; корни трав и кустарников Более 2/3 общей массы Комковато-копролито-вая,копроли-товая Из гор. Аёр, Арё, АёРг при развитии мюллевого почвообразования В гор. А1

-р-о

О СО О КС о

Н

ТО

>

О л то

к

а

О

•с

н

то X

о о н сг

5Й >

О >

й т X X

к<

^ гя

о х

о »

со

СП

о ч х

■X

к

* Наименее устойчивые во времени быстропреобразуемые горизонты, появление связано с "поворотом" в развитии фитоценоза.

ю о о

Склоновые почвы отличаются большим разнообразием строения профиля, чем почвы вершин сопок (в поясе кедрово-широ-колиственных лесов). Поэтому здесь труднее проследить возрастной эволюционный ряд почв для каждого подтипа насаждения, нарушенного пожаром. Однако можно утверждать, что пирогенные почвы 80-летней гари также не обрели допожарного строения профиля. В большинстве парцелл (особенно мертвопокровных) сильно влияние пироген-ных горизонтов. Набор горизонтов в профиле пирогенных почв всех изученных возрастов всегда более разнообразен, чем в профиле почвы контрольного участка. Следовательно, можно сделать вывод, что пожар увеличивает пестроту почвенного покрова в почвенно-растительной зоне.

Что касается минеральных горизонтов, то никакого «спекания» частиц, никакого изменения гранулометрического состава в результате непосредственного действия пожара нами замечено не было. Можно лишь констатировать увеличение каменистости почв в результате сильных устойчивых низовых пожаров, практически полностью уничтожающих органогенные горизонты. В результате обнажаются каменные россыпи, на которых произрастал лес, и образуются курумы. Новые горизонты формируются в этом случае вначале между камнями, в углублениях, в местах поселения кустарников и деревьев, образуя пятнистый почвенный покров. Время, необходимое на образование сплошного почвенного покрова, тем больше, чем сильнее нарушены почвы

Значения рН в верхних горизон!

в результате пожара. Кстати, подобный характер восстановления почв наблюдается и после разрушения последних при открытых горных разработках (Сапожников и др., 1994). Поэтому послепожарную эволюцию почв можно рассматривать в качестве модели восстановления их при любой экстремальной деструкции.

Известно, что пожары вызывают изменения химических свойств почв, однако их количественное выражение всегда имеет свои региональные особенности. Обычно в первые годы после пожара в пирогенных горизонтах, иногда и в смежных с ними, повышаются значения рН, что связано с озоле-нием подстилки и специфическим влиянием пирогенного горизонта (табл. 7). Подщела-чивание наблюдается в верхних 10-15-сантиметровых слоях - в пирогенных и органогенных горизонтах. Увеличение значений рН составляет 1,0- 1,5 единиц и достигает 6,5 - 7,5. Высокому значению рН соответствуют высокие значения содержания подвижного калия (40 - 45 мг/100 г почвы) и суммы обменных оснований (30 - 50 мг-экв/100 г почвы). Подщелачивание сохраняется обычно недолго. Полученные данные подтверждают это. Так, снижение значений рН до нормы наблюдалось нами в некоторых разрезах пятилетней гари, особенно в почвах северных склонов. На гари 20-летнего возраста величина рН в горизонте Ас1р составляла 5 - 6, в горизонте АОрг- 4,5 - 6,5. Заметно выделяется среди других пирогенный горизонт из разреза 509, характеризующего почвы на куруме.

Таблица 7

^ почв на разновозрастных гарях

Возраст, лет Горизонт рН воды Возраст, лет Горизонт рН воды

Контроль 0102 4,5-6,0 50 01 4,5-6,0

АО 4,0-6,5 АО 5,0-6,5

АОА1 4,0-6,0 АОрг 5,5-6,5

1-5 Рг 6,5-7,5 АОА1рг 5.0-6.0

АОрг 5,5-7,0 А1рг 4,5-5,5

АёРг 5,0-6,5 80 01 4,0-5,5

01 Ас! (АОрг) 5,5-6,5 АО 4,0-5,5

20 Ас1р 5,0-6,0 АОрг 4,0-5,5

02Ас1 5,0-6,5 А1 рг 4,0-6,0

АОрг 4,5-6,5

АОА1рг 4,5-5,5

Поверхность не покрылась растительностью и несмотря на то, что промывание почвы дождями здесь более интенсивное, чем под лесом, значения рН сохраняются уникально высокими для пятилетней гари - 7,5, а содержание обменных Са и Mg составляет 126 мг-экв/100 г, подвижного калия - 60 и фосфора- 20 мг-экв/100 г почвы. Это дает основание считать растительность главным фактором, определяющим возвращение свойств почв к допожарному уровню.

Повышение значений рН связано также с насыщением поглощающего комплекса пи-рогенных почв основаниями. Насыщенность основаниями ПГ1К пирогенных горизонтов близка к 100%. Насыщенность основаниями ППК верхних горизонтов контрольных почв также всегда высокая. Почвы ненасыщены лишь в минеральных нижних горизонтах. Эта насыщенность сохраняется и в пирогенных почвах (табл. 8).

Анализ влияния рельефа на изменение кислотности, выполненный по катенам, показал: на пятилетней гари значения рН почв в верхней части сопок ближе к исходным значениям в ненарушенных почвах, чем в нижней и средней частях. Вероятно, это связано с более интенсивным зарастанием напочвенной растительностью верхней части сопок (рис. 2). Наименьшие изменения рН, состава и суммы обменных оснований произошли в долинных почвах (рис. 3). Содержание и характер распределения обменных оснований здесь почти не изменились.

Надо отметить, что при развитии гру-богумусовой подстилки сразу после пожара элювиально-иллювиальное распределение Са и Mg сохраняется, если оно имело место до пожара (пятилетняя гарь, северные склоны), и может смениться на аккумулятивное в случае развития мюллевого почвообразования. Такое распределение Са и Mg остается аккумулятивным в этом случае до 80 лет (табл. 8).

Как и кислотность, содержание подвижных форм соединений калия и фосфора изменяется лишь в верхних горизонтах: содержание калия увеличивается с 20 до 45.

фосфора - с 2 до 4 при крайнем значении до 10 мг/100г (рис. 4). Увеличение содержания заметнее выражено для фосфора, а для калия прослеживается как тенденция в почвах пятилетней гари и не выделяется в 20-летней. Именно в них содержание фосфора достигает 10 мг/100г. Это подтверждает наше предположение об активации угля пирогенного горизонта и о приобретении им положительного заряда, который достаточно долго сохраняется в некоторых почвах, что позволяет ППК удерживать анионы фосфорной кислоты в течение 20 лет после пожара.

Уменьшение влажности, прогревание на большую глубину пирогенных почв, более раннее их оттаивание, увеличение численности микроорганизмов и мезофауны- все это ведет к усилению минерализации гумуса в первые годы после пожара. Выявлена тенденция уменьшения содержания гумуса по всему профилю в первые пять лет после пожара. Это связано с уничтожением органогенных горизонтов, минерализацией корневых остатков и почти полным отсутствием свежего опада, который послужил бы материалом для гумификации. Поступающее в почву в эти годы органическое вещество почти все обуглено и разлагается очень медленно. За 20 - 30 лет формируется дерновый горизонт Ар<1, уже содержащий «мягкий» гумус, органо-минеральные включения, а также фрагменты горизонта А1рг- органо-аккумулятивного, но с большим количеством углей. Этот горизонт также постепенно обогощается гумусом, с возрастом наращивает мощность (рис. 1).

Наибольшее увеличение содержания "мягкого" гумуса можно ожидать в случае развития муллевого гумусообразования. Определяли групповой и фракционный составы гумуса почв четырех опорных разрезов - шести- и 80-летней гарей и контрольных почв под кедровником с темнохвойными (бурозем грубо-гумусовый и бурозем оподзоленный грубогу-мусовый). Пирогенные почвы: буроземно-дерновая (шесть лет) в разнскустарниково-злаковой парцелле и бурозем типичный (80 лет) в березовой разнотравной парцелле.

рН

5"

час:

С№

Верхняя

£

Нижняя

5

1, 2, 3, 4 - номера катен Контроль:

'у Интервал рН минеральных горизонтов почвы

Интервал рН горизонтов О, АО(рг) и минеральных

Гарь

Рис. 2. Изменение кислотности почв на 5-летней гари по катенам (в сравнении с контрольными катенами)

Контроль

5-летняя гарь

50-летняя гарь

80-летняя гарь

0. ! 40

0. > 40

20

см

20

см

0 20

см

Бурозем типичный Дерново-буроземная (1,2); Дерново-буроземный Бурозем грубо гумусовый

дерново-алювиальная (3,4) (1), бурозем типичный

Рис. 3. Содержание суммы обменных оснований (мг/экв./100 г) в долинных почвах

А

Рис. 4. Содержание подвижных форм К,0 и Р20, ---с>--- гарь -..г-» - - контроль

Таблица 8

и ся о к о

КС

ш га о н к к я

о о

Поглощенные катионы, (мг-экв/100 г) и насыщенность основаниями почв, (%)

Возраст, лет Гарь Контроль

горизонт Са2+ н+ АР4 насыщенность основаниями горизонт Са24 н+ А1:,+ насыщенность основаниями

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Южные склоны

1 Ас1Рг 36,0 12,0 - - 160,0

Рг 28,0 5,0 1,0 - 97,0 АОА1 45,0 9,0 1,3 98

АОрг 22,0 3,0 1,0 - 96 А1В 24,0 6,0 0,8 0,4 96

А1В 6,0 1,0 2,0 5,0 46 В 13,0 5,0 0,8 1,3 90

В 5,0 1,0 1,0 1,0 71 ВС 3,0 2,0 0,8 4,6 48

Северные склоны

5 АОрг 30,0 3,0 1,0 - 97 01 23,0 2,0 2,0 _ 93

А1рг 19,0 3,0 1,0 - 96 02 29,0 4,0 2,0 - 94

А1А2 3,0 - 1,0 4,0 38 АО 9,0 6,0 2,0 6,0 65

В 2,0 2,0 1,0 3,0 50 А1А2 В ВС 8,0 2,0 3,0 1,0 1,0 1,0 1,0 7,0 4,0 4,0 50 29 44

01 Ас! 30,0 5,0 2,0 - 95 01 32,0 8,0 3,0 _ 93

АОрг 21,0 2,0 1,0 96 02 52,0 5,0 2,0 - 97

А1А2 6,0 - 3,0 4,0 46 АО 44,0 7,0 2,0 - 96

В 2,0 1,0 2,0 2,0 42 А1А2 А2 В ВС 23,0 8,0 5,0 7,0 7,0 2,0 3,0 3,0 2,0 2,0 2,0 1,0 5,0 2,0 2,0 91 58 66 83

О СО

о к<

о

н >

а о

Л

ю

к я

о

н к

ш

д

о о н сг

к >

о >

т

д

к »

а

о -о о

— Г- ГЦ —

а ^ 0\ И «

ОО 00 о оо »Л оч ос чо чо го

оо оо о о

о\ о, оо \о т

°„ ©„ ©г 1П Г-"

о о

т ос

°„ ©. ©„ ®„ гц м' м гц гц"

о о. ©^

ГЦ ГЦ ГЦ

ГЦ ГЦ

го

о

о. го

о

1гГ

о

■Ч" —Г

Оч. ос'

Оч

г-'

С5

О,

чС

Оч ОС ГЦ —

о

1 ЧС

чо"

чО т

Ч. о 2 чо

©г ГЦ

чОг Г-;

оо сп ГО

■5Г СП ГЦ

-

ОС

< < т

и

СП

О ГЦ

< о < ^ «

со

ГЦ <

О <

<

вд

<

со

О оа

ь:

чо

Оч

ОЧ

оо Оч

чО Оч

1/"> ОО

55

32 «0

чО

ГЦ

Ьс

к

оо Оч

■3-

оо

г-1

1/1

гм

©

1гГ

ГО

о

ос

чо"

41

ГЦ

о о о

ГЦ —" —"

о о ©_ о

ГО ГЦ ГЦ —"

о

оС 1П

о,

ЧО

О, О.

ТГ —

о

ГЦ

ГЦ

О о ©п

ос" гц гц"

т ОЧ г-- гц '—' ГЦ •—1 —1

©

ГЦ

ГЦ

ГЦ и- _

о а _ со

2 О < - ю

о < <

—

< < /V,

о ^ < «

< <

о

ГЦ

-о

о <

о

ГЦ

СО

<

со

и со

«э о О"; оэ

ю и~> ю' * ю

■И

•—>

о

СО

о

Рч

и

Групповой состав гумуса при по-слепожарном лесовосстановлении изменяется мало. Значения Сгк/Сфк остаются в пределах 0,6 - 0,8 (табл. 9, рис. 5). Только в пирогенном горизонте это отношение увеличилось до 1,1 - 1,2, и сохранялось таким в течение 80 лет. В первые пять лет уменьшилось содержание 1 -й фракции гуминовых кислот, связанной с подвижными Я203, а содержание Ре203 (выделенного 0,5 н. Н28 04) возросло в 2-3 раза по всему профилю.

Заметнее всего увеличилось содержание 2-й фракции ГК, связанной с Са, в горизонтах В1 и В 2 почвы на пятилетней гари. В ней же наблюдался и рост содержания обменных Са и по всему профилю. Вероятнее всего, это результат перемещения в глубь профиля растворов, богатых Са сразу после пожара, в тот момент, когда гидрофобный материал пирогенного горизонта еще не мог поглотить богатые зольными элементами растворы.

Общее содержание фульвокислот меняется слабо, но изменился характер распределения их по профилю. Если в контрольной почве наблюдалось увеличение их содержания в верхней части горизонтов В и А1А2, то в почве на гари содержание всех фракций фульвокислот плавно увеличивалось с глубиной.

Увеличение содержания фракции ГК-2, изменения в характере фульвокислот по профилю свидетельствуют о том, что почвообразование пошло в направлении буроземообразования. Об этом же говорит и аккумуляция Ре,03 аморф (0,5 н. Н28 04) в верхней части профиля (табл. 10).

Таким образом, эволюция почв после пожара может пойти по нескольким направлениям. При неполном сгорании подстилки типа мор возможен лишь путь формирования грубогумусовой почвы, возможно, оподзоленной. Профиль грубо-

гумусовой почвы может сформироваться в первые 10 лет. В случае полностью уничтоженной подстилки развитие может пойти как по «мюллевому» типу почвообразования, так и по пути образования грубогумусовой почвы. Поворотными моментами эволюции в сторону образования подстилки «мор» являются появление на гари рододендрона сихотинского. багульника-подбела, мхов, брусники, а также развития темнохвойного подроста.

Пирогенный горизонт Рг имеет производные горизонты АёРг. АОрг, А1рг, Арб и др. Набор горизонтов пиро-генных почв возрастов до 80 лет всегда более разнообразен, чем почв контроля. Пожар увеличивает пестроту почвенного покрова в поясе широколиственно-кедровых лесов Сихотэ-Алиня.

После пожара в верхних горизонтах происходит повышение рН на 1,0 -1,5 единицы, увеличение насыщенности основаниями до 100 % и содержания подвижных форм Р и К. Изменение кислотности быстрее восстанавливается в верхних частях сопок.

При развитии грубогумусовой подстилки сразу после пожара элювиально-иллювиальное распределение обменных Са и сохраняется, если оно имело место до пожара. И может смениться на аккумулятивное в случае развития мюлле-вого почвообразования в течение пяти лет и сохраняется до 80 лет.

В случае мюллевого почвообразования на гари (по грубогумусовому бурозему до пожара) увеличивается содержание фракции ГК-2, уменьшается доля фракции ГК-1. элювиально-иллюви-альный характер распределения фульвокислот по профилю заменяется плавным возрастанием их доли вниз по профилю. Отношение Сгк/Сфк в пирогенном горизонте увеличивается до 1,2.

Таблица 9

Некоторые свойства почв шестилетней гари но коренному кедровнику с темнохвойными

Парцелла Почва Горизонт Гумус, % рН ВОДЫ АР+ Н+ Сгк Сфк Углерод фракций, % от С0бщ

ГК-1 ГК-2 ФК-1а ФК-1

Кедрово-зелено- Бурозем грубогумус- АО 17,6* 4,3 31,6 0,09 0,8 4,4 4,6 0,2 9,9

мошная ный (контроль) АОА1 7,8 4,6 9,9 0,18 1,0 3,4 4,8 1,9 12,2

В1 3,9 5,0 7,0 0,27 0,4 4,4 1,7 13,1 12,2

В2 2,1 4,6 3,0 0,18 0,7 4,1 3,2 7,3 9,7

ВС 1.2 5,0 5,0 0,15 0,6 4,6 4,6 12,4 15,5

Разнокустарнико- Буроземно-дерновая А 30,0* 5,9 45,5 0,35 1,1 3,3 4,0 1,0 7,3

возлаковая (шестилетняя гарь) А1 5,5 4,8 6,0 0,33 0,8 3,7 3,4 3,1 9,5

В1 2,6 4,9 6,0 0,35 0,7 3,4 5,3 6,0 13,1

В2 1,0 5,3 6,0 0,25 0,8 3,4 10,2 8,5 10,2

ВС 0,8 5,5 6,9 0,26 0,7 2,2 6,5 8,5 8,5

Кедрово-зелено- Бурозем грубогумус- АО 26,5* 5,2 41,5 0,20 0,8 1,9 3,7 0,7 8,5

мошная ный оподзоленный АОА1 13,5 5,4 16,9 0,46 1,4 4,1 3,1 1,2 8,0

(контроль) А1 4,4 5,3 9,9 0,43 1,1 5,1 0,3 1,9 9,4

А1А2 1,0 4,7 5,0 0,35 0,8 10,2 1,7 10,2 15,3

ВС 1,0 4,0 10,8 0,42 0,7 5,1 1,7 8,5 6,8

Березоворазно- Бурозем типичный А1 30,7* 6,1 46,5 0,17 1,2 1,4 2,9 0,7 5,3

травная (80-летняя гарь) А1В 7,4 5,6 17,8 0,31 0,9 2,6 4,4 1,7 9,2

В1 3,3 5,7 11,8 0,37 0,7 4,6 1,0 4,6 9,4

В2 1,3 5,9 9,9 0,30 0.6 6,0 1,5 6,6 13,4

ВС 1,3 5,8 9,9 0,21 0,6 3,9 2,6 9,2 10,5

* Включая органические остатки, неотделимые от почвы.

Таблица 10

Содержание Реа ф (%) и значения рН в почвах 20-летней гари

Горизонт

Гарь

М

V,

Контроль

М

V,<

Горизонт

Гарь

М

У,%

/<е аморф

19.2 23,1 21,8

31.3

48,3

Контроль

М

V,'

О

ю о К' О

ч

ш

>

я о

Л

ю

к

а ^

о ><

я ч к ш

я о о ч

ж >

о >

N

Й

га

К К Не

АОРг А1А2 А2 А2В В1

4,8 4,4 4,4

4.4

4.5

рН ВОДИ 8,1

4.5 4,3

3.6 3,2

5,1 4,5 4,4 4,3 4,7

10,8 6,8 4,7 1,7 5,9

АОРг А1А2 А2 А2В В1

0,30 0,24 0,18 0,52 1,06

0,39 0,43 0,27 0,66 0,65

18,6 38,5 20,4

21.3

16.4

Примечание, М среднее, V коэффициент вариации.

Валовое соджержание элементов не обнаруживает каких-либо закономерностей в своем распределении по фракциям и по профилю. Возможен вынос соединений Бе из илистой фракции подзолистых горизонтов с последующим накоплением его в горизонте В.

В целом в зависимости от биоклимати-чеких условий эвалюция пирогенных почв может идти как по «буроземному» типу, так и по «альфегумусовому» (холодному), изменения физико-химических показателей так же, как и трансформация пирогенных горизонтов, определяются типом биогеоценоза, эволюционирующего в данных условиях.

Нетрудно предположить, что послепо-жарная смена режимов (водного, воздушного, микроклимата), структуры биогеоценоза, состава и скорости круговорота влечет за собой и изменение биологичекого потенциала почвы. В связи с этим была предпринята попытка изучить характер изменений микробиологической активности почв после пожара. Тем более, что, судя по литературе, исследование этого вопроса носит бессистемный характер. По существу, кроме работ Сушкиной (1931, 1965), исследований в этом направлении нет.

Численность основных групп микроорганизмов изучали методом посева на различные питательные Среды с последующим учетом колоний микроорганизмов (табл. 11). Изменение микробиологической активности характеризуется следующими данными: общая численность микроорганизмов заметно увеличилась лишь в почвах юго-восточного скло-на(с 7 106 до 33 106 кл./г почвы в год после пожара, в долинной почве эти величины составили 33 1 04 и 34 1 06 соответственно). В почвах северных склонов обнаружена лишь тенденция к увеличению численности микроорганизмов: в контрольной почве 27-53 1 06; в почве на гарях - 29-80 1 06 кл./г почвы.

Наибольшие изменения произошли в численности актиномицетов в склоновых почвах: она увеличилась на порядок. Такая тенденция наблюдалась для грибов. Это объясняется поступлением в почву большого количества органических остатков, поскольку эти две группы организмов относятся к главным цел-люлозоразрушителям в почвах. Кроме того, отмечается увеличение численности бактерий в почвах на южных склонах и в долине.

Увеличение численности микроорганизмов на гари ведет к быстрому разложению органического вещества, появившегося в результате отпада растительности (стволы, обгоревшая кора, ветки). Отпад растительности не заканчивается в первые годы после пожара.

Наблюдения за разновозрастными гарями позволили представить следующую схему поступления остатков погибшей растительности в почвы после верхового пожара, полностью ее уничтожившего. Наибольшее количество отпавшей растительности поступает в почву в первые 5-20 лет. В этот период наблюдаются максимальные засоренности, «непроходимость» гари при интенсивно протекающих процессах разложения органического вещества. Тогда же отпадают и наполовину перегнивают погибшие лиственные деревья и подрост хвойных, осыпаются кора и ветки со зрелых хвойных деревьев. Массовые вывалы и поломы остающихся на гари стволов происходят через 30- 35 лет после пожара. К этому времени стволы и частично пни лиственных деревьев уже слабо выделяются над новой подстилкой. На 50-летней гари остаются лишь пни хвойных, часто высотой до 2 - 3 м, и гниющие стволы, выделяющиеся над новой подстилкой, В разложении органического вещества принимает участие и почвенная мезо-фауна.

Таблица 11

Состояние основных групп микроорганизмов в верхних горизонтах почв на гарях

(количество клеток, млн./г почвы)

Экспозиция склона Состояние леса Бактерии (а) Актиномицты (б) Грибы (В) Дрожжи п

Северо-западная Контроль 50 2.4 0.6 0.02 53

Контроль 25 7.9 0.1 0.19 27

Пятилетняя гарь 12 15.0 1.8 0.12 29

Пятилетняя гарь 70 10.1 0.02 0.02 80

Юго-восточная Контроль 6.5 0.5 0.04 0.02 7

Однолетняя гарь 27.7 3.0 0.07 0.02 33

Пятилетняя гарь 13.1 9.8 0.09 0.06 23

Долина Контроль 25 7.3 0.12 0.02 33

Пятилетняя гарь 33.4 0.7 0.03 0.03 34

Примечание, п - общая численность; а - мясо-пептонный агар; б - Среда Чапека; в - сусло-агар.

Главной особенностью почв гарей является своеобразный пирогенный горизонт, обилие углей в котором определяет его основные свойства. Пирогенный горизонт может сохраняться десятки лет, если на месте гари не поселяется растительность и не изменяются его основные свойства: цвет 10 УЯ 7/1-1ОУЯ 2/1, удельная поверхность 300 - 700 м'/г, рН 7,0 - 7,5, Саобм 30 - 60 мг-экв/100 г почвы, М§обм 10-20 мг-экв/100 г, К-подв 50 - 60 мг/100 г, Рподв 5 - 20 мг/100 г.

Такие высокие по сравнению с другими горизонтами значения рН, содержание обменных Са и подвижных К и Р, обусловлены величиной удельной поверхности (УП), в 2 - 3 раза превышающей этот показатель других горизонтов.

Кроме высокой удельной поверхности углистых частиц, нужно отметить особое свойство их поверхности. Угли пирогенного горизонта образуются при высоких температурах, под воздействием паров воды и окисляющих газов (СО,), которые выделяются в момент пожара из почвы. Именно в таких условиях образуются активированные угли. Уголь, активированный при высокой температуре, ведет себя как кислородный газовый электрод. Иначе говоря, кислород, сорбированный на поверхности угля при невысоких температурах, частично ионизируется и в присутствии воды превращается в ионы ОН (рис. 6).

Рис. 6. Схема ионизации кислорода

Рис. 7. Схема подкисления растворов

Такой уголь способен подщелачивать растворы. Действием активированного угля можно объяснить подщелачивание растворов в первые годы после пожара, хотя принято считать, что подщелачивание является результатом озоления Са- и К-содержащего органического вещества. Был проведен качественный эксперимент по определению заряда поверхности углистых частиц свежего Рг-горизонта методом электрофореза суспензии угля в воде. Обнаружилось при этом прилипание частиц к отрицательному электроду, что подтверждает предположение об активировании угля во время пожара.

Длительное хранение такого угля, особенно во влажной атмосфере, приводит к медленному окислению его поверхности. Окисленный уголь обнаруживает способность сорбировать щелочи и подкислять растворы. Но сорбирует он не только катионы, но и анионы.

Окисленный уголь содержит в поверхностном слое различные функциональные группы, в том числе кислотного типа: карбоксильные, фенольные, хинонные, пе-рекисные, лактонные и т. п. Наличие именно протогенных группировок и вызывает под-кисление растворов (рис. 7).

При рассмотрении кислотности пиро-генных горизонтов разных возрастов (Рг, АОрг, Аёрг) отмечена следующая тенденция: высокие значения рН (более 6.5) сохраняются в случае развития «теплого» почвообразования, при отсутствии поселения на гари

мхов, багульника, брусники. Особенно хорошо сохраняется кислотность пирогенного горизонта в мертвопокровных парцеллах. На 50-летней гари в горизонте АОрг значение рН составляет 6,7. В случае холодного почвообразования кислотность повышается в первые же годы после пожара, при появлении растений (рН 4.5-5.0).

Трудно, конечно, выделить влияние активированного угля на кислотность среди других факторов, таких, как корневые выделения растений, подстилочные растворы, С02 атмосферы, но о «вкладе» в формирование реакции Среды и об адсорбированных свойствах пирогенного горизонта может свидетельствовать проведенный нами эксперимент. Определяли адсорбцию уксусной кислоты образцами горизонтов АО и АОрг (80-летняя гарь) в растворах с возрастающей концентрацией кислоты (рис.8, табл. 12). Образцы измельчали до частиц размером 3 и 1 мм.

Получили следующие уравнения адсорбции (Бедекера и Фрейндлиха) для образцов:

174

214 Ср031

р 0.31 Р 0.63

и

с,063

АОрг (< 1 мм) - х/т : АОрг (< 3 мм) - х/т АО (< 1 мм) - х/т =' 29 АО (< 3 мм) - х/т =11 где х/т - масса адсорбированного вещества на единицу массы адсорбента, ммоль/г; Ср - равновесная концентрация раствора, ммоль/л.

1а

1 т

Рис. 8. Адсорбция уксусной кислоты образцами из горизонтов АО и АОр7 (80-летняя гарь)

Таким образом, материал пирогенно-го горизонта адсорбирует на порядок большее количество уксусной кислоты, чем материал горизонта АО, а значит и способен нейтрализовать действие органических кислот, поступающих в него из подстилки, не пропуская их до минеральных горизонтов. Разница между величинами адсорбции образцами разной крупности весьма значительна для горизонта АО и почти отсутствует для горизонта АОрг, что можно объяснить быстрейшим достижением равновесной концентрации в случае частиц < 1 мм, увеличением удельной поверхности образцов растительных остатков при растирании.

Известно еще одно свойство активных углей - их способность катализировать реакции электронного типа, поскольку они обладают высокой электронной проводимостью и малой работой выхода электрона. Известно, что уголь катализирует процессы разложения Н202, ускоряет окисление Н28, двухосновных кислот (щавелевой, малоновой), мочевой и некоторых аминокислот. Кроме того, активированный уголь обладает восстановительной способностью:

Сх + Ре3+ + ЗСГ -» СхС1 + Ре2" + 2СГ

Ниже приведены результаты исследования каталитической активности материала пирогенного гумусово-аккумулятив-ного и органогенного горизонтов по разложению Н202. Количество выделяющегося 02 определяли водным манометром. Получили заметное различие каталитической активности материала пирогенных и непиро-генных горизонтов. Причем с возрастом гари каталитическая активность менялась несущественно (табл. 13).

Не исключено, что определенную роль в каталитической способности углей играет сорбированное ими железо. Для выяснения этого мы определяли содержание РеамоРф (по Тамму) в образцах пирогенного горизонта и обнаружили его количество, равное 0,7 %, что приближается к величине этого показателя в минеральных горизонтах. Шпота и др. (1982) обнаружили снижение энергии активации разложения Н202, если она катализируется поверхностным комплексом Ре(Ш) на окисленном угле.

После пожара в почвах появляется и существует специфический горизонт с по-

вышенной каталитической активностью, которая сохраняется десятки лет. Возможность каталитических превращений биосубстратов на активном угле в почве - вопрос совершенно не изученный и требующий дальнейших исследований.

Таблица 12

Адсорбция уксусной кислоты образцами из горизонтов АО и АОрг

Крупность помо- Концентрация раствора Количество адсорбированной кислоты в двух повторениях

ла образца, мм СР, моль/л lg СР,ммоль/л X ш i х lg — m

Горизонт А О

<3 0,330 2,51 0,33 2,52

0,27 2,43

0,160 2,20 0,27 2,43

0.17 2.23

0,078 1,89 0,13 2,11

0,17 2,23

0,038 1,58 0.07 1,85

0,07 1,85

0,019 1,28 0,07 1,85

<1 0,07 1,85

0,320 2,51 0,50 2,70

0,67 2,83

0,162 2,21 0,20 2,30

0,23 2,36

0,079 1,90 0,10 2,00

ото 2,00

0,039 1,59 0.20 2,30

0,13 2,11

0,016 1,20 0,7 1,85

0,13 2,11

Горизонт AOpi

<3 0,310 2,49 1,00 3,00

0,87 2,94

0,150 2,17 0,60 2,78

0.63 2,80

0,066 1,82 0,53 2,72

0,57 2,76

0,029 1,46 0,37 2,57

0,37 2,57

0,021 1,04 0,37 2.57

0.33 . 2.52

<1 0,300 2,48 1,17 3.07

1,10 3,04

0,150 2,16 0,77 2,89

0,80 2,90

0,063 1,80 0,60 2,78

0,67 2,83

0,026 1,42 0,47 2.67

0,47 2,67

0,009 0,95 0,40 2,60

1 0,40 2,60

Высокая способность к сорбции (как катионов, так и анионов) субстрата пироген-ного горизонта доказывается опытом с уксусной кислотой.

Некоторые исследователи указывали на появление гидрофобности почв после пожара. В связи с этим было важно выяснить время проявления этого свойства в верхних горизонтах, если оно действительно появляется, поскольку гидрофобные горизонты почти лишены возможности задерживать богатые питательными элементами растворы, возникающие в результате озоления подстилки.

Для определения гидрофобности применяли метод измерения высоты капиллярного поднятия влаги в трубках с мелкоземом. Поскольку высота капиллярного поднятия (А) зависит от угла смачивания

cos а *~r(S-S0)g > то уменьшение h свидетельствует об увеличении угла смачивания, т. е. об увеличении гидрофобности. Высоту капиллярного поднятия измеряли в трубках диаметром 4 см, высотой 25 см, полностью заполненных мелкоземом. Вначале измеряли h в исходных образцах, затем - в прокаленных при температуре 150-200 С и после остывания.

Таким образом, h уменьшилась с 25 до 1-5 см. Причем в пирогенных горизонтах (АОрг) гидрофобность не была обнаружена.

Появление гидрофобности при прокаливании образца подтверждается уменьшением величины теплоты смачивания в горизонтах А1 и В (табл. 14).

Прокаливание проводили в течение одной минуты на железном листе газовой горелкой (t = 200 - 300 С). В горизонте АО теплота смачивания не уменьшилась, удельная поверхность образца увеличилась. Это объясняется тем, что в данном опыте образец частично обуглился, тогда как в опыте с трубками этого практически не происходило. При прокаливании произошла лишь перестройка внешней поверхности частиц почвенного образца.

Поскольку в пирогенных горизонтах пятилетней гари гидрофобность не была обнаружена, можно утверждать, что данное свойство исчезает в первые годы после пожара.

Следовательно, благодаря гидрофобности может происходить лишь потеря элементов питания с водными растворами в первые месяцы после пожара, когда растворы, богатые зольными элементами, уносятся в глубь профиля по крупным трещинам.

Таким образом, было установлено, что после пожара в почвах формируется специфический пирогенный горизонт Рг, эволюционирующий затем в горизонты АОрг, АёРг. А1рг и т. п. Субстрат этого горизонта обладает повышенной сорбционной способностью и каталитической активностью, может оказывать действие на формирование реакции Среды (рН) в верхней части профиля почв. Горизонт сохраняется несколько десятков лет и не изменяет свои свойства в случае мертвопок-ровных парцелл.

Пирогенные почвы различаются от ненарушенных водным и тепловым режимами (более прогреваемы, менее влажны) в верхней части профиля, более активной микробиологической деятельностью в первые годы после пожара.

Эволюция лесных подстилок в связи с послепожарными сукцессиями

Богатый флористический состав кед-рово-широколиственных лесов предопределяет генетическое разнообразие и пространственную пестроту лесных подстилок. Однако изученность их остается пока весьма слабой. В подавляющем большинстве случаев подстилки кедровников описываются обычно как не дифференцированные на подгоризон-ты. Однако наблюдения показывают, что подстилки кедровников расчленяются на два-три горизонта, причем даже при небольшой их мощности (1-2 см).

Наиболее часто встречаются следующие строения лесных подстилок в кедрово-широколиственных лесах: 01; 0102; 01-02; 01-02-03; 01-02-02-03; 01-02-03А1. Причем при достаточно четкой расчлененности подстилки на генетические слои мощность ее относительно невелика - обычно не более 5-6 см. Это является отражением до-

вольно высокой энергии разложения растительного опада в этих лесах.

Можно считать, что кедровникам присущи, главным образом, следующие типы лесных подстилок: опадная, грубоперегной-ная, среднеперегнойная и переходный тип-опадно-груборазложившаяся. По типам подстилок выявлена закономерность: по мере возрастания степени разложения подстилки возрастает ее мощность и соответственно снижается мощность гумусового горизонта.

Парцеллярная пестрота кедровников отражается и на пестроте подстилок в пределах даже одного типа леса, например, в кедровнике кленово-лещиновом с дубом и липой (табл. 15). Здесь разнообразие подстилок даже несколько шире, чем в целом в кедрового ироколиственной формации.

Поскольку кедровники занимают преимущественно склоновые позиции, усиливающие транзитный массообмен, интересно

проследить характер распределения подстилок в связи с рельефом. На склоне протяженностью 350 - 400 м в бассейне р. Б. Уссурка с очень неравномерно выраженной крутизной, уступами от 2 -3 до 30 растительность представлена двумя типами леса: кедровником кустарниковым с березой желтой и кедровником кленово-лещиновым с дубом и липой. В долине ключа кедровники замещаются долинным широколиственным лесом. Характер распределения подстилки, строение подстилки и гумусового горизонта представлены на рис. 10.

см 25

20 -

15 " Г

10

5 - 1

0 / 10

Р

Ж.

А0рг-5 лет А1

до прокаливания;

А2

В горизонт

после прокаливания

Рис. 9. Изменение высоты капиллярного

поднятия до и после прокаливания почвы

V*

II

Е33 7 Ш8 ИППШ э

Рис. 10. Схема изменения органопрофиля почв по склону в кедрово-широколиственном лесу.

Подгоризонты органопрофиля: 1 - АО; 2 - А01; 3 - А02; 4 - А0203; 5 - АОЗ; 6 - А1; 7-АГ; 8-А1"; 9-АВ

Таблица 13

Каталитическая активность материала пирогенного гумусово-аккумулятивного и

органогенного горизонтов, мл 02/г

Горизонт. Почва Каталитическая активность

А1. Бурозем типичный ненарушенный 5,3-6,4

А01. Бурозем грубогумусовый ненарушенный 6,2-7,8

АОрг. Шестилетняя гарь 17,5-31,8

АОрг. 50-летняя гарь 15,4-24,3

АОрг. 80-летняя гарь 12,8-27,4

Таблица 14

Изменение теплоты смачивания при прокаливании почвы

Горизонт Теплота смачивания

до прокаливания после прокаливания

Яср а Чср G

АО 4,2 1,0 6,3 0,2

AI 5,7 0,3 3,9 0,5

В 3,4 0,2 3,0 0,2

Таблица 15

Морфологическая характеристика органогенных горизонтов в кедровнике кленово-

лещиновом с дубом и липой (К-У1)

Тип подстилки Строение профиля Общее число случаев Встречаемость. % Горизонт АО AI

АО AI

М±т, см

Опадная AOl 1 2,9 2 10 0,2

Опадно-грубопе- АО 1-АО 2 5 14,7 2,4±0.24 8,0±1,51 0,36±0,08

регнойная

Грубоперегной- А0102-А02 3 8,8 4,0+1.15 8,67±0,66 0.45±0,33

ная Среднепере- А01-А0203 20 58,8 3,95±0,37 7,3±0,68 0,64+0,09

гнойная

Сильноперег- A01-A0203-A03

нойная А0102-А03 5 14,7 5,8±0,38 9,6±1,83 0,67±0,10

А01-А02-А0203

Среднее значе- 34 100 3,94±0,29 7,94±0,54 0,56±0,06

ние по типу леса

На фоне более или менее выраженной общеформационной однородности лесных подстилок выявляется интересная закономерность изменения их строения и распределения на склоновых позициях. Здесь можно выделить следующие зоны: 1) верхняя часть склона с неразвитой (недифференцированной) опад-но-грубоперегнойной подстилкой; 2) средняя часть склона с неполноразвитой грубоперег-нойной подстилкой; 3) нижняя часть склона с более развитой дифференцированной на под-горизонты среднеперегнойной подстилкой. Хорошо дифференцированная на подгоризон-ты полноразвитая сильноразложившаяся подстилка отмечена лишь в долине.

Важным аспектом формирования лесных подстилок в кедровниках является обнаруженная на Верхнеуссурийском стационаре эфемерность формирования подгоризонта 03, что было подтверждено работами Костенко-вой (1982) и Селивановой (1983). В качестве самостоятельного этот подгоризонт обычно можно выделить лишь весной или в первой половине лета. В более поздний период активная деятельность почвенной фауны (Кур-чева, 1979) способствует перемешиванию его со смежными подгоризонтами 02 и А1, свидетельством чего является обилие копролитов в этих подгоризонтах.

Другой особенностью подстилок является строение их подгоризонта 02 в некоторых типах кедровников, преимущественно во влажных и свежих разнокустарниковых типах леса, проявляющееся в часто встречающейся мицелярности. Последняя обуславливает его слоистость. Подобные подстилки можно отнести к сухоторфянистым. Однако в кедровниках они имеют ограниченное распространение, обычно в лесах с участием кедра 6 и более единиц.

Таким образом, кедрово-широко-лиственным лесам присущ весьма ограниченный генетический набор лесных подстилок, отражающий в основном высокий уровень интенсивности биологического круговорота. В то же время пространственное рас-

пределение этих немногих типов лесных подстилок достаточно разнообразно, связано с парцеллярной структурой кедровников, чем объясняется высокая пестрота их распространения в кедровниках и обилие их различных переходных типов. Это наглядно иллюстрируется послепожарными лесовосстановитель-ными рядами трех типов кедровников: разно-кустарникового, редкопокровного и лещин-ного с темнохвойными (табл. 16).

Обычно спустя 100 лет после пожара его последствия ни в почве, ни в подстилках за редким исключением не сохраняются. В то же время анализ сукцессионных смен растительности выявил определенную стадийность развития лесных подстилок. Так, характерной особенностью восстановительного ряда в редкопокровном кедровнике является формирование довольно редких для южного Сихо-тэ-Алиня сухоторфянистых подстилок, хотя в чистом виде они не выражены. Однако почти во всех описаниях послепожарного восстановительного ряда отмечаются черты сухотор-фянистости (слоистость неразложившейся части перегнойного подгоризонта подстилки - А02).

Одной из важных черт подстилки этого сукцессионного ряда является диагностическая невыраженность подгоризонтов подстилки. Подгоризонты А01 и А02 подстилки в кедровнике редколесном (табл. 16) почти не различаются по мощности на фоне в целом мало- или среднемощной подстилки, а подгоризонт АОЗ (как правило, эфемерный) имеет явные черты послепожарного развития. Поэтому в типологическом плане подстилки опадно-перегнойные (опадно- грубо- и сред-неразложившиеся) или опадно-сухотор-фянистые маломощные можно рассматривать как стадии формирования типичных перегнойных или сухоторфянистых подстилок. По-видимому, сухоторфянистость должна нарастать по мере снижения относительной доли листового опада и соответствующего возрастания массы хвойного (преимущественно кедрового) опада.

Надо заметить, что необычное («нестандартное») строение лесных подстилок, обнаруженное в сукцессионных рядах, также следует рассматривать как следствие пожаров. При отсутствии прямых следов последних в виде углей постепенно исчезающие горизонты Pr, Pd, Apr и т. п. имеют множество вариантов замещения в зависимости не только от формирующего их опада, но, вероятно, и от смены приземного фитоклимата.

Эволюционные ряды почв кедрово-широколиственных лесов

Можно констатировать два пути по-слепожарного развития почв в кедровниках: деструктивный (вплоть до необратимого образования курумов) и сукцессионный, обусловливающий медленную эволюцию биогенной части профиля в тесной связи с динамикой растительного покрова.

Пожары нарушают практически все биогеоценозы кедрово-широколиственных лесов с периодом 100 лет и более. При этом происходит интенсивное и быстрое изменение факторов почвообразования (растительности, микроклимата). Эволюция почв протекает одновременно (или почти одновременно) с эволюцией всего гаревого (по-слепожарного) биогеоценоза. Изменения происходят на всех уровнях возможного рассмотрения: типов почвообразования, почвенного покрова, почвенных свойств, почвенных горизонтов, процессов и профилей.

Поскольку большинство исследователей включают пожар в ряд экологических факторов, можно считать, что эволюция почв на гарях- естественный процесс. Если же принять, что причиной пожаров чаще всего является человек, то процесс этот антропогенный. Вероятнее всего, послепожарные преобразования- это тот случай, когда невозможно разделить естественную и антропогенную эволюции биогеоценоза в целом.

Можно говорить о непрерывной эволюции с момента восстановления биогеоценоза и о дискретной, если рассматривать длительный период существования ВГЦ, поскольку воздействие пожаров периодическое.

Как уже отмечалось возможны два пути развития послепожарного биогеоценоза: с преобладанием широколиственных пород ("теплое" почвообразование) и с преобладанием хвойных пород ("холодное" почвообразование). Поворот к «холодному» почвообразованию может произойти в период первых десятков лет после пожара. Обратный поворот практически не наблюдается. Таким образом, основных путей развития почв три: "холодное", "теплое","тепло-холодное», если рассматривать первые 100 лет после пожара. В связи с путями разития растительности можно говорить о разнонаправленной эволюции почв после пожаров. Если же после пожара образуется курум, то для почвы наступает новый «нуль-момент», почвообразования на десятки, иногда сотни лет.

В соответствии с изложенным и учитывая, что одновременно с пирогенными сукцессиями растительности происходят вековые сукцессии естественной смены фито-ценозов, а также тысячелетние смены климата, можно с уверенностью говорить, что все почвы Сихотэ-Алиня полигенетичны.

Сложнее определить роль почвенных процессов в эволюции почв. Например, аккумуляция аморфных соединений Ре. До сих пор нет единой точки зрения; литогенный это процесс (т. е. унаследованный от породы) или педогенный (возникающий в процессе почвообразования). Обогащенность всего профиля почв гумусом (органическим веществом), несомненно, определяется педо-генным процессом, независимо от того, какой гипотезы «попадания» гумуса в глубь профиля придерживаться: иллювиирования гумуса по профилю или нарастания почв сверху, благодаря непрерывному аэральному привносу материала и "погребению" органических горизонтов. Также к несомненно пе-догенным процессам относятся аккумуляция в верхней части профиля Са, М§, К, Реаыорф в случае буроземообразования или элювииро-вание из верхней части профиля в случае кислотного "холодного" почвообразования (оподзоливания).

0~> О

Таблица ¡6

Подстилки и почвы в послепожарном восстановительном ряду1

Номер пробной площадки

Почва, период после пожара, лет

Строение профиля почвы (подстилки), мощность, см

Основные черты подстилки

1

1-1986* 6-1975

17-1986 32-1987 30-1937

2-1986

Дернинно-перегнойная неразвитая сильноскелетная оста-точно-пирогенная. 7 Бурая горно-лесная 2-3 стадий фрагментарности. 14

Горная поверхностно-пере-гнойно-гумусовая неразвитая. Около 30 Светло-бурая горно-лесная поверхностно дресвянистая. 110

Бурая горно-лесная дресвянистая маломощная. Около 200

Бурая горно-лесная сильноскелетная. Более 200

Разнокустарниковый кедровник AOI А02 АОЗ

I

I

АО Al А1А2(А1В1) В1

ВС

3(6) 7(21) 6(11) 44(96) 37(119)

AOI AQ2 АОЗА1 Al 1(5) 1(2) 6 15

AOI А02 АОЗ

С

3(8)

1.5

АН

AOI

А02' А02" А02'" АОЗ Al

до1 1-3

1-1.5(4-5) 1.5-2 1-1.5

1

ВфС

AQ1 + AQ2' _ AQ2" + А02"' АОЗ _ АОЗА1 Al А1В

7 2

1.5-2

■25

6 2

Дернинно-груборазложившаяся подстилка с углями и аморфным углистым субстратом в подгор. АОЗ

Два типа подстилок: 1) дернинно-перегнойная остаточно пирогенная (АОдАОЗ);

2) опадно-среднеразложившаяся со следами прогорания

Опадно-перегнойная. Подгор. АОЗА1 и А1 насыщены копролитами и мелкими углями

Типичная перегнойно-среднеразложившаяся с обилием копролитов, черты пирогенеза не просматриваются

На фоне сильнорасчлененной, сложной по строению перег нойно-груборазложившейся слабомице-лярной подстилки. Следы пожара в виде углей наблюдаются только в гор. А1 Перегнойно-сильноразложившаяся сложная. Сильная копролитизация слоя [АОЗ+АОЗА1], в котором копролиты по объему составляют не менее 50 %

О СО О Se п ч

00

>

я о л со

Я

я

о fcj

я

н я

W

я о о ч

я

>

о

СП

я я

S

ia tn

0

1 О Sí СО tn

0 H

1

s

to o o

9-1986

Бурая горно-лесная слабогуму-сированная сильноскелетная (фрагментарная). Около 60

Кедровник редколесный AOI AQ2 Al АВ Вф

~ > 8

1-5 < 2 -

1-3

Опадно-среднеперегнойная

1 Примечание. Цифры в скобках показывают предельные значения мощности подгоризонта. * Профиль почвы не развит, поэтому дается только строение подстилки.

Продолжение табл. 16

й m о х о

S

го

и о ч

X £

я

NJ

о о

2

3

28-1987

26-1987 30-1982

55-1988

7-1986

29-1987 3-1974 2-1986

12-1976 (под осоково-разно-травной сину-зией) 12-1976 (под редкотравной синузией)

Бурая горно-лесная фрагментарная остаточно пирогенная. Около 60

Бурая горно-лесная поверхност-но-дресвянистая остаточно пирогенная. Около 70 Бурая горно-лесная слабогуму-

сированная дресвянисто-каменистая со следами прогорания. Около 60 Бурая горно-лесная слабо гуму-сированная дресвянисто-каменистая. Около 180

Дернинно-перегнойная неразвитая сильноскелетная остаточно пирогенная То же самое

Бурая горно-лесная типичная

Бурая горно-лесная сильноскелетная

Бурая горно-лесная на элюводе-лювии песчаников первой стадии фрагментарности,слабогу-

мусированная То же, но с более высоким уровнем гумусированности

AOl А02(А02" + А02'") АОЗ

2-5

AOl А02' АОЗ

1-2

Ai

-А1ф

2-3(5) 1(3) <1 3-5(7)

AOl AQ2' АОЗ 2-3 2-2.5 ~ I-(4.5)*

А 01

А 02

1-1.5(5) 1-1.5

АОЗ

< 1

5 - 7(1 2)

А 1 В

4-6

_В > I

Кедровник лещинныи с темнохвойными

А О! А 02 АОЗ ... D .

--А 1 ф — Вф

1

AOl А02 АОЗ

1

AOl

2 1 3 - 5(6) AQ2 А О 3АI А1

~ 8

- А1 А1В

4 2 2 8 8

A0I + A02 AQ2 + AQ2 _ АОЗ _ АОЗА1 Al А1В

2 2 б

1.5-2

1-25

AOl А 02 АОЗ Al АВ 2 6-10

2

2(3)

2-3

AOl А02А03

А1

AIB

3

1

6-12 6

Опадно-перегнойная остаточно пирогенная

Опадно-среднеперегнойная с фрагментарно выраженной сухоторфянистостью

Опадно-грубоперегнойная, местами перегнойно-1 умусовая или опадно-сухоторфянистая маломощная

Опадно-перегнойная маломощная, местами поверхностно сухоторфянистая маломощная

Дернинно-опадная остаточно пирогенная

Сильно перегнойная остаточно пирогенная

Опадно-среднеразложившаяся

Перегнойно-сильноразложившаяся сложная. Сильная копролитизация слоя [АОЗ+АОЗА], в котором копролиты по объему составляют не менее 50 %

Среднеразложившаяся корешковатая

Опадно-среднеразложившаяся маломощная

О Ш

О »

О

ч

со >

Я О

л со

К

а

TJ

О

Й «

ч К го к о о ч

СП4

я >

о >

*

to т х

К

Сильно воздействуя на ряд факторов почвообразования, пожар позволяет оценить устойчивость почвенных свойств и определить характер процессов - современные они или реликтовые.

Исследования показали, что изменение таких параметров, как содержание обменных Са и М^, подвижных форм К и Р, фракционный состав гумуса, содержание ]?еам0рф в верхней части почвенного профиля, значения рН, удельной поверхности почв, каталитическая активность верхних горизонтов, их адсорбционная способность, гид-рофобность почвенной массы - все эти показатели могут меняться в течение первых десятков (а иногда и десятка) лет после пожара.

Наиболее сильным изменением в направлении почвообразования после пожара является образование на месте гари курума -каменистой россыпи. Такое преобразование происходит в случае сгорания леса на сильнокаменистых почвах, когда обнажаются большие валуны, составляющие основу скелета почвы. Развитие почв на курумах было предметом специального исследования. Отметим, что в пределах территории не обнаружено следов послепожарной эрозии, которую часто приводят в качестве примера отрицательного влияния пожаров. При такой высокой водопроницаемости, которая присуща горным почвам, невозможно образование мощных склоновых потоков.

Мы проследили наиболее распространенные пути эволюции почв на гарях в случае зарастания с первых лет после пожара.

После пожара наиболее сильным изменениям подвергаются верхние горизонты почвенного профиля. Сразу после пожара роль подстилки начинает выполнять пиро-генный горизонт Рг. Этот горизонт имеет специфические свойства, отличные от свойств подстилки, и благодаря им способен «усиливать» тот процесс почвообразования, по которому пошло развитие почвы на гари.

В случае формирования широколиственно-травянистого фитоценоза и подстилки типа муль, богатой зольными элементами, пирогенный горизонт является своеобразным буфером, поддерживающим высокое содержание Са, Mg, К, Р, Реаморф в верхней части профиля.

В случае развития мхов, плаунов, темнохвойной растительности, рододендрона пирогенный горизонт, возможно, лишь усиливает каталитически процессы восстановления железа с последующим его выносом из верхних горизонтов, а также поддерживает кислые условия в верхней части профиля. В первом случае пирогенный горизонт эволюционирует, как правило, в горизонты Ас1Рг, Арс1, Ас1р, а во втором - в горизонт АОрг.

Дерновый горизонт является «праго-ризонтом» А1. Наиболее ясно это превращение прослеживается в почвах вершин сопок. Здесь горизонт Ас1Рг превращается в горизонт Ас1р на стадии протяженностью до 20 лет. В это же время появляется самостоятельно выраженный горизонт А1 под горизонтом Ас1р с обилием мелких углей, чаще копролитовой структуры. Мощности 10-15 см этот горизонт достигает на 50-летней гари, в дальнейшем мощность его существенно не нарастает. Происходят лишь естественное измельчение угольков, формирование копролитово-комковатой структуры, некоторое уменьшение количества корней.

В темнохвойных парцеллах на этапе 30- 80 лет горизонт А1рг преобразуется в горизонт АОА1рг, обогащенный слабораз-ложившимся органическим веществом, неоднородный по составу, сложенный органогенными и органо-минеральными образованиями.

Другим заметным изменением в свойствах горизонтов верхней части профиля является формирование горизонта А1А2 в верхней части допожарного горизонта А2 в случае пожара по оподзоленным буроземам и подзолистым почвам. Такой горизонт формируется на месте дернового на стадии

более 20 лет, если развитие дернового процесса приостанавливается в результате развития вторичного хвойного фитоценоза.

Фрагментарно горизонт А1А2 может начать формироваться в первые же годы после пожара под дерновым горизонтом. В этом случае горизонт неоднороден по цвету, состоит из органо-минеральных агрегатов, переработанных мезофауной, и осветленных минеральных зерен прежнего горизонта А2. Причина его образования - активное дейст-

вие мезофауны, которое затрагивает верхнюю часть минеральных горизонтов.

Развитие почв после пожара может идти по нескольким направлениям. В соответствии с существующей классификацией для недифференцированных почв среднего-рья и низкогорья Сихотэ-Алиня можно выделить некоторые эволюционные ряды, основываясь на морфологических и химических свойствах почв.

Подбур, бурозем грубо-гумусовый

-- Пожар ---

5-10 лет

Бурозем грубо-гумусовый

I

20-35 лет t

Подбур

Пирогенно-буроземная

Буроземно-дерновая

/

35-50 лет

Бурозем типичный

\

35-50 лет

ч

Бурозем иллю-виально-гумусовый

Пожар формирует множество переходных почв, которые по существующей классификации могут относиться к любому подтипу недифференцированных почв ряда

подбур-бурозем. Соответственно после пожаров усложняется и структура почвенного покрова. Для дифференцированных почв выделяются следующие основные ряды:

Подзолистая почва, буроземно-подзолистая

5-10 лет

Подзолисто-пирогенная

20-35 лет

Подзолистая, подзол

5-10 лет

Подзолисто-дерновая пирогенная

35-50 лет

Бурозем оподзоленный

Сглаживание подзолистого процесса наиболее ярко проявляется в случае образования послепожарных дубрав на верхних частях склонов, когда как бы меняются местами почвенно-растительные пояса. Так, в Сихотэ-Алинском заповеднике наблюдается распространение дубрав с буроземами сла-бооподзоленными выше кедрового стланика

или темнохвойного леса с подзолами и подзолистыми почвами.

Кроме сглаживания дифференциации профиля чисто почвенными процессами, пожар способствует гомигенизации профиля почти единовременными вывалами деревьев через 25-35 лет. Одновременно происходит перестройка структуры почвенного покрова.

Пожар увеличивает пестроту почвенного покрова на стадии восстановления БГЦ, формируя множество комбинаций подстилок и пирогенных горизонтов. Пестрота почвенного покрова может усиливаться и за счет прогорания вторичных лесов, ранее прошедших стадию пирогенеза.

Наименее подвержены влиянию повторных пожаров буроземно-дерновые почвы долин, буроземы типичные широколиственных лесов. Примером этого служат буроземы пояса приморских дубняков, отличающиеся наименьшим разнообразием по парцеллам, по положению в рельефе. Наиболее чувствительны к пожарам почвы среднего-рья, где дифференцированные и недифференцированные почвы встречаются в смежных парцеллах и в близких положениях по рельефу. Здесь формируются все подтипы ряда подбур-бурозем. Таким образом, многообразие горных почв во многих случаях определяется пожарами.

Подчеркнем основные моменты по-слепожарного почвообразования:

При отсутствии разрушительного воздействия пожаров происходит некоторое временное улучшение лесорастительных свойств почв; оно обычно сохраняется, в зависимости от условий и направленности сукцесснонных процессов, в течение пяти, редко 20 лет.

В генетико-эволюционном плане трансформации почв более существенны, однако они не влекут за собой существенной утраты лесорастительных свойств почв, если не происходит их экстремального преобразования в сторону устойчивого переувлажнения на ровных местоположениях или ку-румообразования на склонах.

Направленность и интенсивность по-слепожарного почвообразования очень сильно зависят от скорости и характера распада древостоя на гари и замещения его вторичной растительностью.

JInTepaiypa

1. Костенкова А.Ф. Типы биологического круговорота вешеств в горных биогеоценозах южного Приморья // Биогеоценологические исследования в лесах южного Сихотэ-Алиня- Владивосток: 1982. -С. 29 - 38.

2. Курчева Г.Ф. Сравнительная скорость разложения опада разных древесных пород в лесах южного Приморья /У Экология и продуктивность лесных биогеоценозов. - Владивосток: 1979. - С. 20-30.

3. Сапожников А.П. Роль огня в формировании почв /'/ Экология. - 1976. - № 1. - С. 42 - 46.

4. Сапожников А.П. Современные отечественные и зарубежные тенденции изучения пирогенеза почв мерзлотной зоны /У География и природные ресурсы. - 1982.-№ 1.-С. 88 - 94.

5. Сапожников А.Г1., Киселева Г.л. Экологические аспекты влияния лесных пожаров на почву // Почвенно-лесоводственные исследования на Дальнем Востоке. - Владивосток: 1977. - С. 33 -45.

6. Саножников А.П., Морин В.А.. Челышев В.А. Об эколого-лесоводственной оценке земель, нарушенных золотодобычей (на примере Хабаровского края) // География и природные ресурсы. -1994.-№3,-С. 43-48.

7. Селиванова Г.А. Биогеоценотическая характеристика лесных подстилок южного Сихотэ-Алиня '/ Почвоведение, - 1983.-№ 8.-С. 100-110.

8. Сушкина H.H. К микробиологии лесных почв в связи с действием на них огня // Исследования по лесоводству. - М.: Сельхозгиз. 1931.

9. Фирсова В.П. К вопросу о влиянии лесных пожаров на почву (реферативный обзор) // Труды Ин-та биологии У ФАН СССР. - I960. - Вып. 16.

10. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. -М.: Мысль, 1972.-423 с.

11. Фуряев В.В. Вопросы исследования последствий пожаров и применения огня в лесном хозяйстве // Горение и пожары в лесу,- Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1973.

12. Шейнгауз A.C.. Сапожников А.П.. Гавренков Г.И. Взаимосвязь почвы и лесной растительности на Верхнеуссурийском биогеоценологическом стационаре /У Структура и продуктивность лесных биогеоценозов. - Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1984.-С. 56-70.

13. Ahlgren С. Е. Some effects of fire on forest reproduction in northeastern Minnecota // J. Forestri. 1959. № 37.