РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изменение свойств почв непосредственно после вырубки леса в августе 2010 г

2010 Г.

Ландшафты, сформированные на карбонатных породах широко распространены на Западном Кавказе. Почвы данных територий представлены выщелоченным подтипом дерново-карбонатных почв. На высотах выше 1500 м над уровнем моря наряду с лесными массивами большие площади занимают высокотравные луга.

Рубка леса на исследуемом участке произведена в августе 2010 года. В качестве контроля взят участок леса, граничащий с вырубкой. Высота обоих исследуемых участков составляет 1635 м. Вырубка представляет собой выровненный участок верхней части склона, полностью лишенный растительности. Поверхность почвы на вырубке очень сильно нарушена бульдозерами, и другой тяжелой техникой. Наблюдаются глубокие трещины и крупные глыбы. Встречаются довольно крупные камни известняка, древесные остатки в виде сучьев, веток, коры, пней и корней. Почва на вырубке определена, как рендзина выщелоченная техногенно нарушенная.

Контрольный разрез заложен в 100 м в лесу от вырубки. На территории леса встречаются такие растения как бук, граб, пихта, ель. Травянистое покрытие представлено плющом, папоротником, борщевиком, высотой до 70 см. Проективное покрытие подстилки 100%, которая состоит из мертвых остатков растений, в основном листьев.

При исследованиях влияния рубки леса на экологобиологические особенности рендзин окрестностей горы Оштен были выялены изменения в физических и биологических показателях почвы. Плотность дерново-карбонатной почвы на вырубке была значительно выше таковой под лесом (1,05 и 0,47

г/см3). Это вызвано как нарушением сложения поверхностных горизонтов, так и общим уплотнением почвы при работах мощной тяжелой техники (рис. 14). Водный и солевой pH почвы меняется незначительно.

Влияние рубки леса на плотность почв, август 2010 г

Рис. 14. Влияние рубки леса на плотность почв, август 2010 г.

Почвы вырубки обладают более низкими значениями разных биологических показателей в верхнем горизонте: содержания гумуса, численностью микроорганизмов, интенсивности дыхания, ферментативной активности (табл. 2,3).

Известно, что обилие водорослей является чувствительным показтелем биологической активности почв (Бабьева, Зенова, 1989; Гецен и др., 1994; ). Ранее нами было показано (Казеев и др., 2012), что обилие водорослей в верхнем горизонте контрольного участка под лесом больше, чем на участках вырубки на 60%. Это происходит в условиях пониженного освещения поверхности почвы в лесу (рис. 15).

Таблица 2

Эколого-биологические свойства рендзин выщелоченных, август 2010г.

Горизонт

Глубина, см

Влажность почвы, %

о

X X CL

X CL

Азотобактер, %

Численность бактерий млн./г

Численность грибов, тыс/г

Интенсивность выделения СО2, мг/10г

Рендзина, пихтово-буковый лес, контроль

А

0-5

32,2

6,6

5,5

100

57,3

55,0

АВ

5-10

29,8

7,0

5,4

75

В

10-35

27,5

6,4

4,8

59

С

35-50

28,7

7,1

6,5

100

Рендзина, вы

рубка

А

0-5

32,8

7,0

5,7

47

45,7

19,3

38,0

АВ

5-10

34,9

6,9

6,2

71

В

10-25

32,4

7,0

5,8

100

С

25-35

28,3

7,2

6,4

100

Таблица 2

Эколого-биологические свойства рендзин, август 2010 г.

Горизонт

Глубина, см

Гумус, %

Каталаза, мл Ог/г/мин

Инвертаза, мг глюкозы/г/сут

Рендзина, пихтово-буковый лес, конт

роль

А

0-5

24,0

8,5

87,6

АВ

5-10

11,8

5,2

42,6

В

10-35

5,7

3,3

59,9

С

35-50

5,3

_______7,2_______

0,0

Рендзина, вырубка

А

0-5

13,4

9,0

34,3

АВ

5-10

7,4

6,5

26,3

В

10-25

5,3

3,9

16,0

С

25-35

4,0

_____8Т_____

31,6

лес вырубка

Рис. 15. Обилие микроскопических водорослей в почвах, август 2010 г.

Необходимо отметить, что биологические особенности дерново-карбонатных почв проявляются прежде всего в характере их профильного распределения. Значения биологических показателей снижается вниз по профилю в значительно меньшей степени, чем в бурых и серых лесных почвах. Связано это с карбонатностью почвообразующих пород, насыщенных биогенными элементами. При этом рендзины выщелочены вплодь до элювия породы, что характерно для этих почв в условиях прохладного гумидного климата (Кутровский, 2006). Близость карбонатов приводит к увеличению pH в нижней части профиля рендзин. Из биологических показателей положительно на карбонатность породы реагируют азотфиксирующие бактерии и активность каталазы, которые создают инверсии в нижней части профиля.

Профильное распределение значений биологических показателей при антропогенных нарушениях на вырубках изменяется по сравнению с контрольными значениями в лесу (рис. 16,17). Возможно это связано с разным температурным режимом почв исследуемых участков (табл. 4). Как и в других случаях температура почвы на вырубке была значительно выше, чем в лесу. Это относится не только к самым прогреваемым поверхностным горизонтам, где разница составляла 7-9°, но и к более глубоким частям профиля, где она составляла около 4°. Однако прогревание почвы вырубки не привело к их иссушению, что важно для протекания биологических процессов.

Профильное распределение биологической активности в

Рис. 16. Профильное распределение биологической активности в

Профильное распределение биологической активности в сильнонарушенной почве вырубки, август 2010 г

Рис. 17. Профильное распределение биологической активности в сильнонарушенной почве вырубки, август 2010 г.

Таблица 4 Температура дерново-карбонатных выщелоченных почв, °C, 2010г.

Глубина, см

Лес

Вырубка

0

24,7

32,1

5

15,8

24,8

10

14,7

21,9

20

13,7

18,0

30

____12,9____

____12,5____

Большая часть исследуемых биологических показателей при антропогенном воздействии снижается. Особенно это относится к содержанию гумуса и активности инвертазы, значения которых снижаются на 40-50% относительно контрольных значений в лесу. В то же время активность каталазы и, в еще большей степени, фосфатазы в поверхностном горизонте на вырубке возрастает. Характер профильного распределения этих двух ферментов совершенно различен. Там где у одного наблюдается снижение значений, у другого отмечено повышение. Это свидетельствует о разных механизмах регуляции этих ферментов, относящихся к разным группам (гидролазам и оксидоредуктазам).

Для получения большей объективности было проведено исследование интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) исследуемых почв. Ранее при нашем непосредственном участии было установлено, что дерново-карбонатные почвы Западного Кавказа являются более биогенными и биологически активными по сравнению с окружающими их зональными серыми и особенно бурыми лесными почвами (рис. 18). При этом тип растительности и состав флоры почв разных типов был идентичным. Существенные различия между зональными почвами и рендзинами в значениях ИПБС достигают 40-50%, как для поверхностных горизонтов, так с учетом всего профиля на 1 см2 поверхности почв. Это связано с большим содержанием биогенных веществ и карбонатов кальция в рендзинах вледствие особенностей почвообразующих пород.

Сравнительная характеристика биологической активности разных почв лесов Западного Кавказа (Казеев и др., 2012)

Рис. 18. Сравнительная характеристика биологической активности разных почв лесов Западного Кавказа (Казеев и др., 2012)

Применение интегральной оценки при диагностике влияния вырубки было выявлено существенное снижение значений ИПБС на нарушенном участке (рис. 19). Снижение составило 28% для поверхностных горизонтов и 24% для всего профиля. Согласно классификации С.И. Колесникова с соавторами (1999, 2010) при вырубке леса и связанных с этим работ техники произошло значительное нарушение экологических функций почвы.

Изменение ИПБС поверхностных горизонтов и всего профиля рендзин, август 2010 г

Рис. 19. Изменение ИПБС поверхностных горизонтов и всего профиля рендзин, август 2010 г.

ИПБС рассчитан по активности каталазы, инвертазы, фосфатазы, численности сапротрофных и азотфиксирующих бактерий, грибов, водорослей, интенсивности дыхания, фитотоксичности и содержанию гумуса

Вследствие нарушения почвенного покрова, уничтожения лесной подстилки, увеличения плотности почвы произошло снижение общей мощности почвы (рис. 20). Профильное изменение значений ИПБС отражает особенности внутрипрофильного распределения отдельных биологических показателей. В контрольной дерново-карбонатной почве следует типичное для лесных почв почти двукратное снижение ИПБС вниз по профилю на глубине 10-20 см с некоторым относительным увеличением на глубине полуметра, связанному, как уже отмечали ранее, с близостью карбонатных пород. Нарушение сложения почвы и утрата самого биогенного горизонта подстилки привела к тому, что на вырубке практически не было отмечено снижения значений ИПБС по почвенному профилю (рис. 18). Вслед за небольшим снижением ИПБС на глубине 10 см следует его относительный рост почти до значений поверхностного горизонта. Это явление в значительной мере отличает почву вырубки от контрольной почвы.

Распределение интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) почв по профилю рендзин под лесом и на вырубке, август 2010 г

Рис.20. Распределение интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) почв по профилю рендзин под лесом и на вырубке, август 2010 г.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >