CC BY
30
6. Затинатский М.В., Иванов А.Д. Павловская оросительная система (реконструкция), Павловский район, Алтайский край / ЗАО ПИИ «Алтайводпроект». - Барнаул, 2012.
7. Чураков Д.С., Коробкова Г.В. Рекомендации по расчету внутригодового распределения стока неизученных рек равнинных и предгорных районов Алтая. — Красноярск: СибНииГиМ, 1980. — 13 с.
References
1. Babkina I.V. Mestnyi stok — osnova vo-doobespecheniya APK Sibirskogo regiona // Melioratsiya i vodnoe khozyaistvo. — 1995. — № 4. — C. 15-16.
2. Barenboim G.M. Sovremennye tendentsii razvitiya monitoringa vodnykh ob"ektov // Sbornik dokladov. Ch. I. 7-i Mezhdunarodnyi kongress «Voda: ekologiya i tekhnologiya».
EKVATEK-2006. - M.: ZAO «Firma SIBIKO-Interneshnl», 2006. - S. 347-348.
3. Korytnyi L.M. Reki Krasnoyarskogo kraya. - Krasnoyarsk: Kn. izd-vo, 1991. -155 s.
4. Ekologicheskaya doktrina Rossiiskoi Fed-eratsii (odobrena rasporyazheniem Pravitel'stva RF ot 31 avgusta 2002 g. N 1225-r).
5. Vodnyi kodeks Rossiiskoi Federatsii ot 03.06.2006 N 74-FZ (red. ot 29.12. 2014).
6. Zatinatskii M.V., Ivanov A.D. Pavlovskaya orositel'naya sistema (rekonstruktsiya), Pavlov-skii raion, Altaiskii krai. ZAO PII «Altaivod-proekt». — Barnaul, 2012.
7. Churakov D.S., Korobkova G.V. Rek-omendatsii po raschetu vnutrigodovogo raspre-deleniya stoka neizuchennykh rek ravninnykh i predgornykh raionov Altaya. — Krasnoyarsk: SibNiiGiM, 1980. - 13 s.
+ + +
УДК 631.4
Е.А. Жарикова Ye.A. Zharikova
ПОСТПИРОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОЧВ В ЛЕСАХ НИЖНЕГО ПРИАМУРЬЯ POST-PYROGENIC SOIL TRANSFORMATION IN THE FORESTS OF THE LOWER AMUR REGION
Ключевые слова: гарь, подбур, морфология почв, физико-химические свойства почв, запас питательных элементов, микроэлементы.
Приводятся результаты исследования послепо-жарной эволюции почв в лесах Нижнего Приамурья. В темнохвойных зеленомошных лесах в условиях хорошего дренажа широко развиты подбуры перегнойные. Основной причиной формирования дернового горизонта на месте выгоревшего гру-богумусового является хорошее развитие на открытых пространствах гарей мезофильных трав и кустарников-гелиофитов с мощной корневой системой, которые не встречаются в коренных ело-во-пихтовых зеленомошных лесах. При этом подбуры перегнойные трансформируются в дер-ново-подбуры иллювиально-гумусовые. Заметно изменяются физические свойства почв, в дерново-подбурах увеличивается плотность сложения, уменьшается естественная влажность. Снижается содержание органического вещества, уменьшается актуальная, обменная и гидролитическая кислотность. Запасы подвижных форм элементов питания в корнеобитаемом слое варьируют в зависимости от стадии эволюционирования почвы, в дерново-подбурах они намного выше, чем в подбурах перегнойных. В результате пожаров происходит изменение микроэлементного состава почв. В поверхностных горизонтах постпирогенных дерново-подбуров наблюдается заметное увеличение валового содержания мышьяка, ртути, свинца, меди, снижается содержание цинка и кадмия. В поверхностном слое по сравнению с почвообразующей породой накапливаются кадмий
и мышьяк, причем в постпирогеных почвах наблюдается более активное накопление последнего. Низкое содержание меди, цинка и даже свинца свидетельствует, что почвы Нижнего Приамурья относятся к группе металлодефицитных.
Keywords: burnt area, podzolized brown soil, soil morphology, physical and chemical soil properties, nutrient reserves, trace-elements.
The research of post-fire evolution of soils in the forests of the Lower Amur River region is discussed. Podzolized brown humic soils develop in dark coniferous moss forests. Good growth of mesophilic grasses and heliophyte shrubs with strong root system which do not occur in the native spruce-fir forests is the main reason for the formation of sod horizon on the site of humus horizon in open burnt areas. At the same time the podzolized brown humic soils are transformed into soddy podzolized brown humic illuvial soils. The study revealed considerable changes of the physical soil properties. It is found that due to pyrogenic processes the upper horizon density is increased and its moisture is decreased. After fires the content of organic matter is decreased and the value of actual, exchange and hy-drolytic acidity decreases. The reserves of labile forms of nutrients in the root zone vary depending on the stage of post-fire soil evolution. They are much greater in the soddy podzolized brown soils than in the podzolized brown humic soils. Fires cause the changes in the trace-element composition of soils. There is a significant increase in total content of arsenic, mercury, lead, copper in the surface hori-
zons of the post-fire soddy podzolized brown soils. Zinc and cadmium content decreases. Cadmium and arsenic are accumulated in the surface layer of all soils, and the accumulation is more intensive in post-
fire soils. The low contents of copper, zinc, and even lead means that the soils of the Lower Amur region are metal deficient.
\
Жарикова Елена Анатольевна, к.б.н., доцент, с.н.с., Биолого-почвенный институт ДВО РАН, г. Владивосток. Тел.: (4232) 31-01-80. E-mail: jarikova@ibss.dvo.ru.
Zharikova Yelena Anatolyevna, Cand. Bio. Sci., Senior Staff Scientist, Biology and Soil Science Institute, Far East Branch, Rus. Acad. of Sci., Vladivostok. Ph.: (4232) 31-01-80. E-mail: jarikova@ibss.dvo.ru.
\
Введение
В лесах на процессы почвообразования непосредственное влияние оказывает пиро-генный фактор. Влияние пожаров на свойства почв различается в зависимости от конкретных физико-географических условий, поэтому литературные данные по этой проблеме неоднозначны. Исследования послепожарных изменений почвенного покрова представляют большой интерес для экологической оценки современного состояния лесных экосистем и рассматриваются как важная составляющая в решении генетических и эволюционных задач почвоведения [1]. Почвы отличающихся высокой пожароопасностью лесов Нижнего Приамурья в этом отношении исследованы слабо [2, 3], поэтому цель работы — выявить влияние послепожарной динамики растительности на эволюцию подбуров. Задачи исследования: охарактеризовать морфологические особенности, физические, физико-
химические и агрохимические свойства и содержание тяжелых металлов в почвах под коренными лесами и горельниками.
Объекты и методы исследования
Объектами изучения явились почвы лесов и горельников Николаевского и Ульчского районов Хабаровского края. В почвенно-географическом отношении данный район входит в состав Сихотэ-Алинско-Сахалинской горной почвенной провинции Дальневосточной таежно-лесной области бореального пояса.
Среднегодовая температура района довольно низкая, около 2,5°С, годовое количестве осадков примерно 500 мм в год, мус-сонный характер их выпадения способствует интенсивному передвижению мелкозема по склонам, поэтому мощность почвенных профилей невелика — от 50 до 70 см. Почвооб-разующим субстратом являются нерасчле-ненные элювиально-делювиальные отложения базальтов. В этих условиях под пологом тем-нохвойных зеленомошных лесов в условиях хорошего дренажа широко развиты подбу-ры, в которых основным почвообразовательным процессом является альфегумусовый.
Однако пирогенный фактор вносит существенные коррективы в эту географическую схему, в настоящее время коренные леса по площади значительно уступают сукцессиям
вторичных лесов. В регионе хорошо прослеживаются морфологические различия после-пожарных восстановительных стадий формирования лесного покрова: I — свежая гарь — сухостойный горельник, характеризующийся практическим отсутствием напочвенного покрова; II — ассоциации кустарничково-разнотравного типа (вейниковые, малиновые, осоковые); III — сомкнувшиеся лиственные разнотравные молодняки (березники, ольховники) с подростом ели аянской и пихты белокорой. На гарях в результате типа растительности (замена мохового покрова густым травостоем и кустарниками), поверхностный грубогумусовый горизонт замещается серо-гумусовым, существенно отличающимся по морфологии и свойствам. При этом подбуры перегнойные трансформируются в дерново-подбуры иллювиально-гумусовые.
Пробы почв отбирались по генетическим горизонтам из полнопрофильных разрезов подбуров перегнойных (коренные леса) и дерново-подбуров иллювиально-гумусовых (II и III послепожарные стадии). Физико-химические и химические свойства почв выполнены общепринятыми методами, валовое содержание микроэлементов определяли в поверхностных горизонтах атомно-абсорб-ционным методом [4].
Результаты и их обсуждение
Для выявления влияния послепожарной динамики растительности на эволюцию подбу-ров рассмотрим основные свойства почв по-слепожарного сукцессионного ряда, приведем морфологическое описание типичных разрезов.
Разрез 48 заложен на поверхности высокой террасы на правом берегу Сущевского ключа, высота около 85 м над у.м. Елово-пихтовый зеленомошный лес, багульник, брусника, костяника, осока. Подбур перегнойный.
О 0-7 см. Моховой очес. АО 7-15 см. Бурый, слаборазложившиеся растительные остатки с примесью мелкозема, густо пронизан корнями, очень рыхлый, влажный, переход ясный. Н 15-30 см. Темно-бурый, перегнойный, густо переплетен корнями, влажный, уплотнен, в слое 25-30 см следы пиро-генеза, переход резкий. BF 30-50 см. Неоднородной окраски, от почти черной до ярко-
коричневой, мелкозернистый, легкосуглинистый, плотный, влажный, каменистый, переход резкий. ВС 50-60 см. Светлее предыдущего, зернистый, легкосуглинистый, плотный, влажный, сильнокаменистый (очень крупные камни).
Разрез 41 заложен на северо-восточном склоне вершины между истоками р. Грязная и р. Медведь. Средняя часть склона, высота около 93 м над у.м., уклон 3-4° к р. Грязная. Бугристо-ямчатый микрорельеф, захламлен валежником. Горелый лес, редкое возобновление березы, ивы, обильно малина, вейник, полынь, красника. Дерново-подбур иллюви-ально-гумусовый.
АУ 0-9 см. Плотная дернина, сплошь пронизана живыми корнями трав, темно-бурая, почти черная, влажная, уплотнена, в слое 2-5 см следы пирогенеза (угли), переход постепенный. Н 9-24 см. Темно-бурый, легкосуглинистый, густо пронизан корнями, пыле-ватый, влажный, рыхлый, встречаются камни d 0,5-15 см, переход постепенный. ВН 24-37 см. Темно-коричневый, пороши-стый, супесь, уплотнен, сильнокаменистый, переход постепенный. ВС глубже 37 см. Светлее предыдущего, порошистый, сильнокаменистый.
Разрез 42 заложен в средней части пологого северного склона вершины к югу от р. Медведь, высота около 70 м над у.м., уклон 3-4° к р. Медведь. Микрорельеф буг-ристо-ямчатый. Молодой лиственнично-еловый лес с примесью березы на месте бывшего горельника, брусника, разнотравье, мхи. Дерново-подбур иллювиально-
гумусовый.
О 0-2 см. Очес трав. АУ 2-12 см. Серо-бурый, сплошь пронизан корнями, уплотнен, переход заметный, в слое 4-8 см следы пи-
Физико-химические и агр
рогенеза. Н 12-23 см. Темно-бурый, легкосуглинистый, густо пронизан корнями, влажный, рыхлый, переход постепенный. ВН 23-39 см. Темно-кофейный, порошистый, среднесуглинистый, влажный, уплотнен, переход заметный. ВС 39-50 см. Светло-коричне-вый, мелкокомковатый, среднесуглинистый, сильнокаменистый.
Анализ полученных данных показал, что на месте уничтоженного пожаром мохового очеса и грубогумусового горизонта подбу-ров перегнойных в дерново-подбурах образуется хорошо выраженный серогумусовый горизонт. Основной причиной его формирования является хорошее развитие на открытых пространствах гарей мезофильных трав и кустарников-гелиофитов с мощной корневой системой, которые в коренных елово-пихтовых лесах не встречаются. Под серогу-мусовым горизонтом часто сохраняется перегнойный горизонт в качестве реликта предшествующей фазы педогенеза и альфе-гумусовый слои [3].
Почвы имеют легкий гранулометрический состав, содержание фракции физической глины колеблется от 13 до 34%, наименьшие значения выявлены в поверхностных слоях подбуров перегнойных. Наименьшая плотность сложения свойственна поверхностному слою исходных подбуров (0,108 г/см3), после прогорания, с началом развития дернового процесса она увеличивается (0,473 г/см3), затем, по мере накопления органического вещества снижается (0,277 г/см3).
Для всех подбуров характерно крайне высокое содержание органического вещества по всему профилю, хотя самые высокие показатели отмечаются в подбурах перегнойных (табл. 1).
Таблица 1
имические свойства почв
Горизонт Мощность, см Сорг., % рн !Са2+ + Мд2+ ГК V, % Подвижные, мг/100 г почвы
Н20 1 КС1 мг-экв/100 г почвы Р205 | К2О
48-17. Подбур перегнойный
АО 7-15 67,8* 3,5 2,6 14,8 77,1 16,1 6,0 63,3
Н 15-30 19,4* 4,0 3,6 4,5 42,0 9,7 1,4 9,9
BF 30-50 20,8* 4,4 4,0 0,3 27,4 1,1 2,5 7,5
ВС 50-60 2,2 4,4 4,0 2,0 13,6 12,8 2,5 11,2
41-4. Дерново-подбур иллювиально-гумусовый
AY 0-9 51* 4,4 3,4 12,4 33,5 16,3 16,0 29,8
Н 9-24 24,8* 4,6 3,9 1,0 61,6 4,0 10,5 3,3
ВН 24-37 16,1* 5,0 4,1 3,5 26,0 11,9 2,1 7,8
ВС 37-42 3,2 5,1 4,2 3,5 12,8 21,5 6,5 6,4
42-5. Дерново-подбур иллювиально-гумусовый
AY 2-12 61,6* 4,6 3,6 8,4 37,5 18,3 18,0 26,1
Н 12-23 30,6* 4,7 3,8 0,4 56,3 0,7 8,1 14,4
ВН 23-39 24,1* 4,8 3,9 3,1 24,4 11,3 5,3 8,2
ВС 39-50 4,2 4,9 4,0 2,0 13,8 12,7 6,4 10,9
Примечание. * — потеря при прокаливании, %; ГК — гидролитическая кислотность; V — степень насыщенности основаниями.
Послепожарная смена растительного покрова в значительной степени повлияла на реакцию почвенного раствора. Если под коренными темнохвойными лесами актуальная и обменная кислотность является очень сильнокислой, то под травянистой растительностью и молодым лесов снижается и характеризуется как кислая. Подобная тенденция отмечается и для гидролитической кислотности, которая в подбурах перегнойных оценивается как чрезвычайно высокая, а в дерново-подбурах снижается до высокой. Сумма поглощенных оснований очень низка по всему профилю, хотя наибольшее количество ионов кальция и магния обнаруживается в верхнем слое подбуров перегнойных. Соответственно, чрезвычайно низкой является и степень насыщенности основаниями.
Содержание подвижного фосфора в подбурах типичных по всему профилю оценивается как очень низкое, в дерново-подбурах — как низкое в верхних слоях и среднее и повышенное в глубоких. Содержание подвижного калия высокое в грубогумусовом горизонте подбуров типичных и среднее — в минеральных слоях, в дерново-подбурах оно колеблется от повышенного до среднего и даже низкого. Полученные данные свидетельствуют, что наблюдается хорошо выраженная биологическая аккумуляция подвижного калия в поверхностных горизонтах. Наблюдаемая разница в содержании обменного калия в дерново-подбурах связана, вероятно, с различиями в потреблении данного элемента растительными группировками разных стадий восстановительных сукцессий. Активно растущая древестно-кустарничковая поросль потребляет большее количество калия, чем кустарничко-во-разнотравная растительность. Запасы подвижных форм элементов питания в корне-обитаемом слое (25 см) варьируют в зависимости от стадии эволюционирования почвы, в дерново-подбурах под преимущественно травянистой растительностью они намного выше (рис. 1).
В результате пожаров происходит изменение и микроэлементного состава почв, в наибольшей степени это касается верхних 10 см, причем в литературе выявлены отличия в поведении различных тяжелых металлов [3, 5]. В поверхностных горизонтах постпиро-генных дерново-подзолов Нижнего Приамурья заметно увеличение валового содержания мышьяка, ртути, свинца, меди и снижение содержание цинка и кадмия (табл. 2). Повсеместно содержание меди, цинка и даже свинца указывает на их дефицит для растений [7]. В дерново-подбурах Бурятии увеличение содержания микроэлементов отмечено лишь в первый год после пожара, через 8-10 лет оно приближается к исходному [7].
кг/га
20 и 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
□ Фосфор □ Калий
p.48 p.42 p.41
Рис. 1. Запасы подвижных форм элементов питания в корнеобитаемом слое
Таблица 2
Среднее содержание тяжелых металлов в поверхностных слоях почв, мг/кг
Почва As Cd Hg Pb Zn Cu
Подбур типичный, n=4 2,45 0,34 0,029 2,9 6,2 0,6
Дерново-подбур, n=8 3,03 0,24 0,045 3,2 3,1 0,9
Анализ полученных значений коэффициентов концентрации показал, что в поверхностном слое по сравнению с почвообразующей породой накапливаются кадмий и мышьяк, причем в постпирогеных почвах наблюдается более активное накопление последнего (рис. 2), что характерно и для почв Северного Сахалина [8]. Наибольшее содержание меди, цинка, свинца и ртути приурочено к почвообразующей породе.
Cu
Zn Pb Hg Cd As
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
□ Подбур типичный □ Дерново-подбур
Рис. 2. Коэффициенты концентрации тяжелых металлов в почвах
Заключение
При активно протекающем послепожар-ном восстановлении растительного покрова наблюдается изменение физических и физико-химических свойств почв, что приводит к изменению почвенного покрова, исходные подбуры перегнойные эволюционируют в
дерново-подбуры иллювиально-гумусовые. Ухудшения лесорастительных свойств почв при этом не отмечается. В поверхностных слоях постпирогенных почв выявлено накопление мышьяка, ртути, свинца, меди. Низкое содержание большинства микроэлементов позволяет отнести почвы Нижнего Приамурья к группе металлодефицитных.
Библиографический список
1. Краснощеков Ю.Н., Чередникова Ю.С. Постпирогенная трансформация почв кедровых лесов в южном Прибайкалье // Почвоведение. — 2012. — № 10. — С. 1057-1067.
2. Караваева Н.А., Прокопчук В.Ф. Формирование почв с бурым профилем на севере Приамурья и Сахалина // Почвоведение.
— 2004. — № 9. — С. 1029-1039.
3. Шляхов С.А. Подбуры материкового побережья Татарского пролива (Хабаровский край) // Вестник КрасГАУ. — 2012. — № 10.
— С. 23-28.
4. Агрохимические методы исследования почв. — М.: Наука, 1975. — 656 с.
5. Куценогий К.П., Чанкина О.В., Ковальская Г.А., Савченко Т.И., Иванова Г.А., Иванов А.В., Тарасов П.А. Постпирогенные изменения элементного состава лесных горючих материалов и почв в бореальных лесах Сибири // Сиб. экол. журн. — 2003. — № 6.
— С. 735-742.
6. Водяницкий Ю.Н. Учет геохимических особенностей территории и погодных условий при нормировании тяжелых металлов в почвах // Агрохимия. — 2014. — № 2. — С. 66-72.
7. Сосорова С.Б., Меркушева М.Г., Убу-гунов Л.Л. Пирогенное изменение содержания микроэлементов в почвах и растениях сосновых лесов западного Забайкалья // Сиб. экол. журн. — 2013. — № 5. — С. 661-674.
8. Жарикова Е.А. Изменение содержания тяжелых металлов в подзолах Северного Сахалина под влиянием пирогенного фактора // Водные и экологические проблемы, пре-
образование экосистем в условиях глобального изменения климата. — Хабаровск, 2014.
— С. 268-271.
References
1. Krasnoshchekov Yu.N., Cheredniko-va Yu.S. Postpirogennaya transformatsiya pochv kedrovykh lesov v yuzhnom Pribaikal'e // Pochvovedenie. — 2012. — № 10. — S. 1057-1067.
2. Karavaeva N.A., Prokopchuk V.F. Formi-rovanie pochv s burym profilem na severe Pri-amur'ya i Sakhalina // Pochvovedenie. — 2004.
— № 9. — S. 1029-1039.
3. Shlyakhov S.A. Podbury materikovogo poberezh'ya Tatarskogo proliva (Khabarovskii krai) // Vestnik KrasGAU. — 2012. — № 10. — S. 23-28.
4. Agrokhimicheskie metody issledovaniya pochv. — M.: Nauka, 1975. — 656 s.
5. Kutsenogii K.P., Chankina O.V., Ko-val'skaya G.A., Savchenko T.I., Ivanova G.A., Ivanov A.V., Tarasov P.A. Postpirogennye iz-meneniya elementnogo sostava lesnykh goryuchikh materialov i pochv v boreal'nykh lesakh Sibiri // Sib. ekol. zhurn. — 2003. — № 6. — S. 735-742.
6. Vodyanitskii Yu.N. Uchet geokhimich-eskikh osobennostei territorii i pogodnykh uslovii pri normirovanii tyazhelykh metallov v pochvakh // Agrokhimiya. — 2014. — № 2. — S. 66-72.
7. Sosorova S.B., Merkusheva M.G., Ubugunov L.L. Pirogennoe izmenenie soderzhaniya mikroelementov v pochvakh i ras-teniyakh sosnovykh lesov zapadnogo Za-baikal'ya // Sib. ekol. zhurn. — 2013. — № 5.
— S. 661-674.
8. Zharikova E.A. Izmenenie soderzhaniya tyazhelykh metallov v podzolakh Severnogo Sakhalina pod vliyaniem pirogennogo faktora // Vodnye i ekologicheskie problemy, preobrazovanie ekosistem v usloviyakh glob-al'nogo izmeneniya klimata. — Khabarovsk, 2014. — S. 268-271.
+ + +
УДК 631.43 Ю.В. Беховых, Е.Г. Сизов, А.А. Лёвин
Yu.V. Bekhovykh, Ye.G. Sizov, A.A. Lyovin
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПОД РАЗЛИЧНЫМИ ДРЕВЕСНЫМИ ПОРОДАМИ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСОПОЛОС
PHYSICAL PROPERTIES OF LEACHED CHERNOZEM UNDER DIFFERENT TREE SPECIES OF WINDBREAKS
-4/-
Ключевые слова: полезащитные лесополосы, Key words: windbreaks, broadleaved species,
лиственные породы, хвойные породы, черно- coniferous species, leached chernozem, soil mor-
зём выщелоченный, морфологические свойства phological properties, soil particle-size composi-почв, гранулометрический состав почв, физи- ,. ., . . , ,.
tion, soil physical properties.
ческие свойства почв.
