ПОСТПИРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ИСКУССТВЕННОМ СОСНЯКЕ НА ТЕРРИТОРИИ КРАСНОСАМАРСКОГО ЛЕСНОГО МАССИВА
Антипова А.В. (ГОУ ВПО «Самарский государственный университет»,
г.Самара, РФ)
Forest fires is one of difficult environmental problem for all wood regions of Russia. A research objective is to predict processes speed and direction of reforastation of pine wood after a fire in territory of Zavolzhye steppe. Complex researches include visual observations and laboratory investigations.
Самарская область располагается в двух природных зонах – степной и лесостепной. Наиболее ценным лесом в Самарской области по праву считаются сосновые боры, но при этом они занимают всего десятую часть ее лесов. Красносамарский лесной массив располагается в пределах степного Заволжья (подзона разнотравно-типчаково-ковыльных степей). Это единственный на всем крайнем юго-востоке России довольно крупный лесной массив площадью около 30 тыс.га. Последствия ленных пожаров и послепожарное восстановление соснового леса в нашем регионе изучены недостаточно, что особенно касается долинных лесов в зоне настоящих степей. Исследования проводились в течении 3-х лет (2006-2008 гг.) в указанном лесном массиве на двух пробных площадях, представлявших собой искусственное сосновое насаждение возрастом около 70 лет после недавнего низового пожара и такой же лесной фитоценоз, не затронутый пожаром. Цель исследования – изучить последствия низового пожара в сосновом лесу, оценить скорость и направление процессов его самовосстановления.
Наши исследования проводились в течении 2-х лет (2006-2007 гг.) в указанном лесном массиве на двух пробных площадях, представлявших собой сосновый лес после недавнего пожара и такой же лесной фитоценоз, не затронутый пожаром. Объектами исследований послужили образцы почвы и подстилки, хвои, взятые в сосняке, пострадавшем от пожара около двух месяцев назад, а также образцы почвы и подстилки, хвои, собранные в сосняке, не тронутом пожаром (на основании чего и проводился их сравнительный анализ по различным критериям, оценивались их состав и свойства). Кроме того, важными диагностическим признаками явились видовой состав и густота травостоя жизненное состояние древостоя, диаметр столов деревьев, характер и размер подпалин, характер и скорость семенного и вегетативного возобновления, мощность слоев подстилки, длина хвои и годового прироста. Исследовались следующие параметры. Количественное содержание гумуса определялось по методу Никитина. Показатели рН, зольности, содержание ионов в водной вытяжке, общепринятыми в агрохимии методами. Активность катализы почвы определялась наиболее простым методом, основанным на измерении объема кислорода, выделившегося при разложении перекиси водорода (газометрический метод). Аллелопатическая активность почвы оценивалась при помощи биотеста на проростках кресс-салата. Содержание фенольных соединений в хвое и подстилке по методу Свейна-Хиллиса с использованием реактива Фолина-Чокальтеу.
В горевшем лесу повышается густота травостоя и увеличивается его разнообразие (27 видов в 2006г., 36 видов в 2007г.), активизируется развитие ценопопуляций травянистых растений, идут процессы олуговения. Злаки разных видов образовали здесь куртины диаметром от одного до нескольких метров. Их доля в проективном покрытии заметно возросла и составляет 65-70%. Растения с горевшей площади несколько обгоняют в развитии растения с контрольной площади, как показал сравнительный анализ их возрастных стадий. Скорее всего, основной причиной этого является лучшая освещенность в горевшем лесу.
Оценка же семенного возобновления сосны показала следующие результаты. Выявлено, что густой травостой на горевшей площади и, в частности злаки, крайне угнетающе действуют на всходы сосны. На участке с разреженным травостоем число проростков первого года почти в 8 раз превышает количество их на участке с густым травостоем. Всходы прошлого года также более успешно развились и перезимовали там, где травостой менее густой. Однако воздействие на всходы травянистых растений все же имеет дифференцированный характер. Подмечено, что особенно подавляет их густая глубоко проникающая корневая система пырея и других злаков. А в присутствии однолетних трав с поверхностной корневой системой всходы развиваются довольно успешно.
На учетных площадках контрольной площади практически нет растений 1-2 летнего возраста, хотя очень много проростков первого года жизни. Это говорит о том, что в естественных условиях в сосновом лесу семенное возобновление практически не идет. Ему препятствует подстилка. Даже при прорастании семян, их корневая система не может достаточно развиться из-за слоя опавшей хвои. Такие растения, как правило, не могут перезимовать, поэтому сосен 1-2 года жизни в таком лесу почти нет.
Кустарниковый ярус на обеих пробных площадях состоит из бузины обыкновенной. Ее возобновление на горевшей площади происходит не семенным, как у сосны, а вегетативным способом через образование корневой поросли. Появившиеся в прошлом году после пожара побеги достигли в этом сезоне 80-150 см. Они ветвятся и плодоносят. Побеги 1-го года жизни достигли 10-60 см. Таким образом возобновление древесных растений на опытном (горевшем) участке идет двумя путями: семенным у сосны и вегетативным у бузины.
В целом горевший лес отстает в своем развитии от контрольного насаждения. Годовые приросты сосен, пострадавших год назад от пожара, недоразвитые и искривленные, годичные побеги и хвоя на них короче контрольных значений почти в 2 раза.
Анализ полученных результатов показал, что почвы изученных пробных площадей отличаются по агрохимическим характеристикам (рН, содержанию органического углерода, относительной токсичности). В горевшем лесу снижена микробиологическая активность, что выражается в угнетении активности каталазы в почвах и снижении мощности гумификационного и ферментационного слоев подстилки.
Реакция почвенного раствора оказывает большое влияние на химические, физико-химические и биологические процессы, протекающие в почве. По-прежнему на горевшей территории почва более щелочная. Изменения уровня рН по сравнению с прошлым годом, хотя и не очень значительны, но все же есть: наблюдается слабая тенденция к понижению уровня рН.
В широко плане гумус - один из основных компонентов, определяющих плодородие почвы. О содержании гумуса в почве можно сказать следующее. На контрольной площади его значение по-прежнему выше. Однако на горевшей площади произошло его накопление по сравнению с прошлым годом.
Каталаза является одним из самых распространенных почвенных ферментов. Поэтому активность катализы почвы является своего рода индикатором ее биологической активности. Активность катализы на горевшей площади несколько ниже. Это говорит о том, что биологическое равновесие в почве после пожара до конца не восстановлено.
Проведенный биотест на проростках кресс-салата позволил нам сравнить аллелопатическую активность почвы на контрольной и горевшей площадях. Относительная токсичность почвы на гарях несколько выше, поскольку средняя длина корешков проростков, развивавшихся на данном почвенном субстрате меньше, чем проростков выращенных на субстрате из здорового леса.
Фенольные соединения относятся к числу наиболее распространенных в растениях биологически активных веществ. Регенерация поврежденных тканей сопровождается резким усилением интенсивности биосинтеза фенолов в растительных тканях. Особенно наглядно эти процессы можно наблюдать при повреждении коры древесных растений. В данном случае, это повреждение коры при пожаре. Кроме защитной функции, фенолы выполняют и множество других функций. В 2007 году, через 2 сезона после пожара, были получены свидетельства послестрессовой активизации, проявившиеся в повышении содержания фенолов в растительном материале.
Среднее значение толщины ферментационного и гумификационного слоев подстилки горевшей площади по-прежнему меньше чем на контрольной площади. Это может говорить о том, что деятельность микроорганизмов до конца не восстановлена. Толщина опадного и ферментационного слоя в горевшей подстилке находится примерно на одном уровне. В норме же толщина ферментационного слоя должна быть больше приблизительно в 2 раза, как на контрольной площади. Это говорит о том, что после пожара нарушен баланс между поступлением органического вещества в подстилку и его переработкой консументами. Все это сказывается и на образовании гумификационного слоя.
Использованные нами комплексные исследования способствовали более полной оценке ситуации в горевшем лесу и дали возможность прогнозировать скорость и направление процессов восстановления. Горевший сосняк находится по-прежнему в стрессовом состоянии. Однако процессы регенерации в деревьях также обнаружены. Биологическое равновесие в подстилке и почве восстанавливается достаточно медленно. Для всходов сосны существует угроза подавления травянистой растительностью, особенно злаками.