CC BY
49
УДК 581.55
В.А. Степанова, С.Ю. Артымук, Е.К. Паршина Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск
ЗАПАСЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА И ТОРФА В РЯМАХ ЛЕСОСТЕПИ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
V.A. Stepanova, S.Yu. Artymuk, E.K. Parshina
Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS, Novosibirsk
THE STOCK OF PHYTOMASS AND PEAT IN RYAMS OF NOVOSIBIRSK REGION FOREST-STEPPE
The state of ombrotrophic bogs as unique objects of Novosibirsk region forest-steppe has
been studied. The problem of plant community transformation and ryam degradation due to
unfavourable conditions for peat accumulation is considered in present paper. The following data
has been obtained: the stock of above-ground and below-ground phytomass (till 30 cm deep) in the 2 2 2 ryam is 1772 g/m , that of mortmass is 5173 g/m and net primary production is 519 g/m a year.
В настоящее время верховые болота лесостепной зоны (рямы) в условиях переменного увлажнения, имеют ограниченные ресурсы для прогрессивного роста. Находясь на границе своего ареала, они не образуют значительных по площади болотных массивов, а представлены в ландшафте в виде отдельных небольших островков. Болота Барабы - остатки пойменного ландшафта низменности [1]. Болота Центральной Барабы большей частью травяные. Верховые болота лесостепи являются реликтом. Переход этих объектов в верховую стадию и формирование большей части толщи торфяных отложений происходили, по-видимому, в более холодных и влажных климатических условиях.
Исследование верховых болот лесостепи Новосибирской области проводилось с целью сравнения их с болотами средней и южной тайги. Все объекты исследования находятся на территории Убинского района Новосибирской области. Нами выполнены описания растительности, зондирование торфяной залежи, отбор образцов торфа на технический анализ на Бородинском, Убинском и Николаевском рямах. Площади верховых болот определялись по космическим снимкам, с помощью программы Mapinfo7. Также для них рассчитаны запасы торфа. Сделано описание растительности, определены надземные и подземные запасы растительного вещества и чистая первичная продукция (NPP)[2].
«Бородинский рям» (55°33' с.ш.; 79°33' в.д.): окружен низинными тростниковыми болотами и представлен сосново-березово-кустарничковым растительным сообществом. Доминирует сосна Pinus sylvestris (50 %), высота которой достигает 20 м, диметр 10-12 см, и Betula pubescens (50 %) высотой до 15 м. Кустарничковый ярус высотой 40-50 см и проективным покрытием 70 %. Доминируют такие виды, как Ledum palustre - 30 %, Chamaedaphne calyculata (L.) Moench. - 20 %, Vaccinium uliginosum L. - 15 %, Vaccinium vitis-idaea L. - 5
%. Из трав встречается морошка Rubus chamaemorus L., пушица - Eriophorum vaginatum L. На кочках, высота которых достигает 30 см и диаметр от 50 см до 1 м, проективное покрытие не превышает 1 %. В моховом покрове представлены Sphagnum fuscum - 0,5 %, Sphagnum capillifolium - 0,5 %, Sphagnum angustifolium и Polytrichum strictum. Моховой покров разрежен. Мощность торфяной залежи 2 м.
«Убинский рям» (55°19' с.ш.; 79°42' в.д.): растительный покров представлен березово-кустарничковым фитоценозом. Сосна встречается очень редко и в основном по краю болота. В древесном ярусе представлены молодые деревья Betula pubescens, высота которых не превышает 3-4 м, диаметр 1-3 см. Много засохших деревьев, высотой до 5 м. Кустарничковый ярус высотой 40-50 см и проективным покрытием 80 % образован такими видами, как Ledum palustre - 50 %, Chamaedaphne calyculata (L.) Moench. - 20 %, Vaccinium vitis-idaea L. - 5 %, Oxycoccus palustre - 5 %, Andromeda polifolia L. - 1 %. Много сухостоя. Из трав присутствуют морошка Rubus chamaemorus L., осока Carex globularis L., пушица Eriophorum vaginatum L. Микрорельеф кочковатый. Высота кочек достигает 50 см, диаметр 0,5-1,5 м. Моховой покров фрагментарный, сильно изреженный и не превышает 1 % в проективном покрытии. Встречаются, в основном на кочках, Sphagnum fuscum, S. capillifolium, S. angustifolium, S. magellanicum, S. balticum, Polytrichum strictum. Мощность торфяной залежи около 2 м.
«Николаевский рям» (55°09' с.ш.; 79°03' в.д.): также как и предыдущие объекты относится к островному типу. В центральной части, наиболее возвышенной, покров представлен сосново-березово-кустарничково-сфагновым растительным сообществом. Доминирует береза Betula pubescens высотой 5-7 м. Изредка встречается молодые сосны Pinus sylvestris высотой 3-4 м. В подросте присутствует сосна и береза, высотой 0,5-3 м. Микрорельеф кочковатый. Кустарничковый ярус высотой 50-70 см сформирован следующими видами: Ledum palustre - 40 %, Chamaedaphne calyculata - 20 %, Vaccinium vitis-idaea L. - 10 %, Andromeda polifolia L. - 5 %, Oxycoccus palustre - 3 %, Oxycoccus microcarpus Turcz. ex Rupr. - 2 %. Из трав встречается морошка Rubus chamaemorus L., пушица - Eriophorum vaginatum L. Моховой покров хорошо сформирован и достигает почти 100 % проективного покрытия. В моховом ярусе представлены виды: Sphagnum fuscum - 60 %, S. capillifolium - 30 %, S. angustifolium - 9 %, Polytrichum strictum - 1 %. По периферии болото окаймляют тростниковые и осоково-тростниковые сообщества. Между центральной частью и периферией выделяется переходная зона с характерным промежуточным набором видов, кочковатой поверхностью и повышенным увлажнением верхних слоев торфа. Мощность торфяной залежи достигает 4 м.
Площади и запасы торфа на рямах приведены в табл. 1. Наибольшей площадью и запасами, из исследуемых объектов, обладает Бородинский рям -739,8 га и 961,8 тыс. т соответственно. Однако он более всех подвержен антропогенной нагрузке в связи с близким расположением населенного пункта. Повышенное содержание золы по всему профилю торфяной почвы (рис. 1, а) объясняется частыми пожарами.
Таблица 1. Распределение запасов торфа на верховых болотах лесостепной
зоны Новосибирской области
Объекты исследования Площадь, га Средняя мощность т.з., м Объем т.з., тыс. м3 Запасы торфа, тыс. т
Бородинский рям 739,8 1,25 9248 961,8
Убинский рям 464,0 1,23 5707 593,5
Николаевский рям 240,5 2,28 5483 570,3
Убинский и Николаевский рямы имеют практически равные запасы (около 600 тыс. т). Повышенное содержание золы на Убинском ряму наблюдается в верхней части профиля торфяной почвы, которое также обусловлено выгоранием растительности. Относительно благополучно на их фоне выделяется Николаевский рям. Зольность торфов варьирует по профилю от 1 до 5 % (рис. 1, в).
1 2 1 2 1 2
а б в
Рис. 1. Характеристики торфяной залежи (1-зольность, %, 2-влажность, %) Бородинского (а), Убинского (б) и Николаевского (в) рямов
«Кожурлинский рям»: (55о25'с.ш. 79о04'в.д.) является частично горелым. В центральной части фитоценоз экосистемы ряма представлен сосново-кустарничково-сфагновым сообществом. Среди сфагнов доминирует Sphagnum fuscum (Schimp.) Klinggr., обильны Sph. angustifolium (Russ. ex Russ.) C.Jens. и Sph. capillifolium (Ehrh.) Hedw, редко встречаются Sphagnum magellanicum Brid, зеленые мхи. В надземном ярусе доминируют Ledum palustre L., с проективным покрытием 50 %, Chamaedaphne calyculata (L.) Moench занимает 40 % площади, Oxycoccus microcarpus Turcz. ex Rupr. - 10 %, встречается Rubus chamaemorus L.
В древесном ярусе господствуют сосны (Pinus sylvestris L.), насчитывающие 740 тыс. на га, и молодые березы (Betula pendula Roth), численностью 40 тыс. на га; сухостой достигает численности 60 тыс. на га. Возрастные категории представлены 2-5, 10-15 и 60-летними соснами, средняя высота 35 см, 1,5 м и 10-15 м соответственно. Средний возраст берез 20 лет, высота - 3-5 м. Глубина торфа в его центральной части достигает 3,5 м.
В табл. 2 приведены данные о запасах растительного вещества и чистой первичной продукции в экосистеме ряма. Основной вклад в сложение живой фитомассы принадлежит мхам и кустарничкам, что типично для болотных экосистем на повышенных элементах рельефа. Доля деревьев в надземной живой фитомассе составляет 22 %, трав - 3 %. Состав мортмассы различен в надземной и подземной сферах: более 80 % надземной мортмассы формируется за счет деревьев, а основной вклад в состав подземной мортмассы принадлежит мхам. Значение чистой первичной продукции экосистемы ряма достигает 519
Л
г/м в год с максимумом в слое 20-30 см. Чистая надземная продукция
2 2 кустарничков составила 125 г/м2 в год, продукция сфагновых мхов - 84 г/м2 в
год.
Таблица 2. Запасы надземного и подземного растительного вещества (г/м2) и
Л
чистая первичная продукция (г/м в год) на Кожурлинском ряму
Надземный Подземный ярус, см:
Параметры ярус 0-10 10-20 20-30
Фотосинтезирующая фитомасса:
мхов 0 154,5 0 0
трав 11,5 0 0 0
кустарничков 132,0 0 0 0
деревьев 29,4 0 0 0
Нефотосинтезирующая фитомасса:
мхов 0 199,0 0 0
трав 0 0 6,7 89,4
кустарничков 119,5 99,2 233,4 562,7
деревьев 45,8 7,8 26,3 55,0
Запас всей живой фитомассы 338,2 460,5 266,4 707,1
Запас мортмассы 459,5 118,3 995,3 3599,4
Чистая первичная продукция 128,7 106,0 86,8 197,4
Выводы
Моховой покров рямов выгорает и очень трудно восстанавливается вследствие неблагоприятных условий. Поэтому практически полностью исключен процесс накопления торфа в современных условиях.
На Бородинском и Убинском рямах, зола, которая образуется в результате выгорания растительности, поступает в верхнюю часть профиля торфяной почвы. Поступление зольных элементов стимулирует рост кустарничков, увеличивается запас их фотосинтезирующей фитомассы и подземных органов. Многолетних частей кустарничков в условиях лесостепи примерно в 2,2 раза меньше, чем в средней тайге.
На «Убинском ряме» в результате частых пожаров в центральной части массива сосна исчезла совсем. Отдельные обгоревшие деревья сохранились лишь по периферии болота. Образовавшаяся в результате пожаров фрагментарная структура сфагнового покрова не в состоянии обеспечить нормальный водный баланс.
Более благополучен в отношении воздействия пирогенного фактора «Николаевский рям». По сравнению со своими северными собратьями южный вариант верхового болота отличается значительным участием березы в формировании древесного яруса. Сравнительно редко встречаются молодые сосенки. Кустарничковый ярус здесь развит достаточно хорошо. Сфагновый покров сплошной, без разрывов.
Изучение параметров продуктивности растительного покрова экосистемы лесостепного ряма показало, что значения запаса растительного вещества и первичной продукции снижаются по сравнению верховыми болотами средней и южной тайги. Рям в лесостепи отличается от таежных верховых болот в распределении подземного растительного вещества по слоям: запас фитомассы и первичная продукция возрастают в слое 20-30 см. Общий запас мортмассы в сосново-кустарничково-сфагновом фитоценозе в лесостепи примерно в 2 раза ниже по сравнению с таежной зоной, а количество подстилки - более чем в 4 раза. Эти данные, свидетельствуют о высокой скорости минерализации верхнего слоя торфа и растительных остатков на поверхности почвы и в верхней части профиля.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кац Н.Я., Покрасс Е.П. Связь болотообразования с условиями развития рельефа и неотектоникой Барабы / Доклады Академии Наук СССР. Том LXXXVП, № 2. - М., 1952. - С. 261-264.
2. Коронатова Н.Г., Косых Н.П., Цобель С., Пели Э.Р., Надь Я.Д. Некоторые параметры круговорота углерода в экосистеме ряма лесостепной зоны Западной Сибири // Материалы V научной школы «Болота и биосфера». - Томск, 2006. - С. 215-221.
© В.А. Степанова, С.Ю. Артымук, Е.К. Паршина, 2009
