ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ  ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ДОЛИНАХ МАЛЫХ РЕК СЕВЕРНОГО ОХОТОМОРЬЯ 

 

Пугачев А.А. (СВКНИИ  ДВО РАН, Магадан, РФ)

 

     Given feature is soil-vegetation cover of forest ecosystems south part of Extreme Northeast of Russia, are consider general line is soil-biological processes, including particularities of biological turnover in Pinus pumila communities.

 

       Изучение закономерностей  изменчивости состояния почв имеет важное значение для  понимания сущности  процессов почвообразования. Исследования гидротермического режима, химического состава растений, трансформации растительного опада, биологического круговорота веществ (Пугачев, 1996) и  микробиологической активности дали возможность  для понимания особенностей функционирования лесных экосистем рассматриваемого региона.

      Согласно физико-географическому районированию (Ракита, 1970), Северное Охотоморье входит в состав тундрово-таежной (с участками лесотундры) горной области Охотского побережья, представляющей собой интенсивно расчлененное низкогорье с абсолютными высотами 600 – 1200 м. Формирование его климата происходит в условиях резких контрастов подстилающей поверхности в системе ,,суша-океан" и своеобразной атмосферной циркуляции. Температура  и жесткость погоды января составляют: -20,8°и 2,8 единицы (по Бодману), максимальный запас воды в снежном покрове – 200  мм; июля: 12,8°, St>10°=753°, сумма осадков за теплый период – 314 мм. Непосредственная экспериментальная площадка расположена в  долине бассейна р.Дукча у подножья склона на абсолютной высоте 240 м с уклоном 5° и представлена шикшево-долгомошной ассоциацией кедрового стланика. Сомкнутость Pinus pumila 0,9 – 1,0, высота 3,0 – 4,8 м, возраст около 250 лет. Среди стланика встречаются береза Миддендорфа высотой 0,8 – 1,5 м и рябинник рябинолистный – 0,5 – 4,8 м. Лиственница даурская образует верхний разреженный полог леса. Пни (вырубка 1943 г.) диаметром до 50 см встречаются в   5 – 10 м друг от друга. В третьем ярусе произрастают рододендрон золотистый и спирея Стевена. Проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса 70%: шикша черная до 70%, багульник болотный –20%, брусника – 10%, осока круглая – 5%. Около 5% дают голубика обыкновенная, плаун и  линнея северная, мхи занимают 80% поверхности: политрих обыкновенный 60%  и плеурозий Шребера – 20%. Лишайники, в том числе цетрария исландская, кладонии вильчатая и оленья распространены диффузно. Почвенный покров образуют различные  подтипы, роды и виды подзолов иллювиально-гумусовых, отличающихся между собой по мощности органогенных горизонтов, наличию или отсутствию в почвенном профиле многолетней мерзлоты (или перелетовочной) и, соответственно, присутствию надмерзлотного оглеения. Морфологическое строение профиля почв  имеет следующий вид:  А0  0 – 4 см; Ат  4 –14  см;  АтА1 14-20 см; А2h  20-24 (29) см;  Вh,f,al 24-29 см;  Вh,g,r 29-38 см;  ^Вh,al,r(g) 38-45 см.

Общие черты почвенно-биологических процессов. Скорость разложения отмерших частей растений характеризуется очень низкими темпами. Относительно быстро разлагаются листья рододендрона (в среднем 21,0% в год) и осоки (15,7%), значительно медленное – хвоя кедрового стланика (11,9%) и листья кустарничков (12,5 – 13,7%), наименее активно – мхи (6,4%) и, особенно, лишайники (3,4%). Наиболее благоприятные условия для разложения опада растений складываются в средней части торфянистых горизонтов. Аналогичное явление отмечалось и в лесных почвах Аляски (Van Cleve, 1974). Зольность большинства растений рассматриваемых экосистем предопределяет неусредненность продуктов гумификации. Многие из растительных остатков содержат значительное количество трудноразлагаемых компонентов и веществ, подавляющих микробиологическую активность. Все это, наряду с низкими температурами, коротким теплым периодом, кислой реакции среды и малочисленностью почвенной микрофлоры, обусловливает малую активность процессов разложения растительных остатков. Медленное освобождение зольных элементов при неусредненности продуктов разложения создает предпосылки к образованию слабоконденсированных гумусовых веществ преимущественно фульвокислотной группы (Пономарева, 1964), происходящее на фоне медленного высвобождения Ca, Mg, K и ряда других элементов органогенов из разлагающегося опада. В условиях большого дефицита они сразу же используются корнями растений и вновь вовлекаются в биологических круговорот, вследствие чего их роль в процессах внутрипрофильной миграции невелика. В то же время геохимическая подвижность Al и Fe очень мала, с чем связаны относительное накопление их в мертвых растительных остатках и способность осаждаться в верхней части почвенного профиля в форме органоминеральных соединений. Последние лишь частично сохраняют подвижность (при широком отношении гумуса и R2O3) и способность мигрировать с нисходящими почвенными растворами. Кремнезем практически не аккумулируется в почвенном профиле. Он выносится в форме истинных и коллоидных растворов кремневой кислоты и органо-кремнистых комплексов за пределы профиля и ландшафта, обусловливая десиликацию почвенной толщи (Белоусова, 1974).

Отмеченные различия в геохимической подвижности мобилизованных элементов вызывают относительное обогащение почвенного профиля, по сравнению с породой, оксидами   Fe и Al, которое наиболее выражено в верхних наиболее прогреваемых и гумусированных горизонтах. Последнему способствует относительное накопление R2O3 в корневом опаде, в составе которого полуразложившиеся фракции. Образующиеся при разложении подстилок и корневого опада слабоконденсированные, ненасыщенные фульвокислоты взаимодействуют с минеральными компонентами почв, вызывая их разрушение и вынос органоминеральных соединений с нисходящими почвенными растворами. Глубже часть их усредняется, теряет устойчивость и выпадает в осадок, способствуя формированию иллювиально-алюмо-железисто-гумусовых горизонтов, наиболее устойчивые соединения выносятся за пределы почвенного профиля.

В процессе разложения химический состав опадов претерпевает существенные изменения. В подстилке происходит относительное увеличение содержания железа, алюминия и, отчасти, кремния, резко снижается участие магния, калия и фосфора; в хвое кедрового стланика и листья березы отмечается возрастание азота и кальция. Отношение кальция к кремнию в опаде листьев березы уменьшается до 2,4, брусники до 3,9, что еще более способствует замедлению их разложения.

Биохимический состав торфянистых горизонтов, по сравнению со свежим опадом и подстилкой, характеризуется уменьшением содержания жиров и клетчатки, на фоне увеличения содержания лигнина и, отчасти, протеина и фракции воскосмол.

Существенным фактором, способствующим затуханию деструктивных  процессов, является значительное снижение рН растительного опада: у листьев березы с 4,29 до 3,52, хвои кедрового стланика – с 4,73 до 3,75, брусники – с 4,86 до 3,85, багульника -  с 4,73 до 4,16.

Следовательно, общей особенностью почвообразования в лесных экосистемах долин малых рек Северного Охотоморья является несоответствие темпов поступления отмерших частей растений со скоростью их разложения, обусловливающее изъятие основной массы элементов-органогенов из биологического круговорота веществ на неопределенное время. Ряд их накопления в опаде прошлых лет (в порядке убывания) имеет следующий вид: кремний, азот, кальций, калий, магний, фосфор, алюминий, марганец, железо=сера, натрий. Сравнение его с рядом потребления химических элементов приростом показывает, что активность возврата кальция, калия, кремния и марганца выше, чем их поглощение, а фосфора, серы и натрия – ниже.

В соответствии с классификацией Л.Е.Родина и Н.И.Базилевич (1965) ландшафты рассматриваемых экосистем могут быть охарактеризованы как (калиево-)-кальциево-азотные, низкозольные, очень мало- и малопродуктивные, застойные и сильнозаторможенные.

 

Литература

1.      Белоусова Н.И. Альфегумусовое почвообразование (на примере Алданского нагорья): Автореф. дисс…канд.биол.наук.-М.-1974.-24 с.

2.      Пономарева В.В. Теория подзолообразовательного процесса. Биохимические аспекты.-М.:Л.:Наука.-1964.-379 с.

3.      Пугачев А.А. Экологические основы рационального использования почвенных ресурсов Крайнего Северо-Востока России: Автореф. дисс… д.б.н.-Владивосток.-1996.-48 с.

4.      Ракита С.А. Природное районирование // В кн. Север Дальнего Востока.- М.:Наука.-1970.-С.335-377.

5.     Родин Л.Е. и Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. -М.:Л.:Наука.-1965.-254 с.

6.     Van Cleve, K. Organic matter quality in relation to decomposition // Soil organism and decomposition in tundra/ Tundra Biome Steering Committee/ Stockholm.-1974.-P.311-324.