Роль растительного опада в формировании лесной подстилки на вырубках ельников средней тайги

УДК

DOI:

Аннотация

Рассматривается процесс деструкции растительных остатков на 4–6-летних вырубках после сплошнолесосечной рубки ельников средней тайги. Определена динамика поступления и разложения растительного опада. Дана оценка процессов минерализации растительных остатков органогенного горизонта. Выявлены запасы лесной подстилки на вырубках ельников черничного влажного и долгомошно-сфагнового. Масса органического вещества, поступающего в почву с растительным опадом фитоценозов, на вырубке ельника черничного влажного составляет 3115, долгомошно-сфагнового – 3608 кг/га, из них 55…60 % приходится на опад надземных органов. Основную массу опада (89 %) образуют растения напочвенного покрова – мхи и травянистые растения. По интенсивности разложения в убывающем порядке следуют: листья березы ˃ листья брусники ˃ хвоя сосны ˃ хвоя ели ˃ мхи ˃ ветви ˃ кора. Наиболее интенсивно разлагается опад листьев березы, показатель С/N (соотношение углерод/азот) которого составляет 35…38.
У хвои ели и сосны этот показатель изменяется от 38 до 43, у ветвей древесных растений – от 48 до 60, у коры – от 105 до 142.

Разложение подстилки наиболее активно происходит в листовом подгоризонте: на вырубке ельника черничного влажного в год составляет 17,3, на вырубке ельника долгомошно-сфагнового – 15,4 %. В ферментативном подгоризонте за год разлагается 10,4 и 9,3 % органического вещества растительных остатков соответственно. В гумусированном подгоризонте деструкция растительных остатков происходит медленно (около 7 %). Невысокая скорость разложения мертвых растительных остатков на вырубке ельника черничного влажного способствует формированию довольно мощной лесной подстилки (толщина 12,0 см) с общим запасом органического вещества 47,5 т/га, на вырубке ельника долгомошно-сфагнового – соответственно 18,7 см и 63,9 т/га.

Сведения об авторах

© Н.В. Лиханова, соискатель

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, ул. Коммунистическая, 28, г. Сыктывкар,
Россия, 167982

E-mail: lihanad@mail.ru

Ключевые слова

Литература

1. Аристовская Т.В. Микробиология подзолистых почв. М.; Л.: Наука, 1965. 183 с.
2. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность лесов Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987. 156 с.
3. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность и компоненты баланса углерода в заболоченных коренных ельниках Севера // Лесоведение. 2007. № 6. С. 45–54.
4. Богатырев Л.Г. Образование подстилок – один из важнейших процессов в лесных экосистемах // Почвоведение. 1996. № 4. С. 501–511.
5. Ведрова Э.Ф. Разложение органического вещества лесных подстилок // Почвоведение. 1997. № 2. С. 216–223.
6. Германова Н.И. Разложение опада как показатель интенсивности круговорота элементов в лесных насаждениях Южной Карелии // Лесоведение. 2000. № 3. С. 30–35.
7. Дылис Н.В. Лесная подстилка в биогеоценотическом освещении // Лесоведение.1985. № 5. С. 3–8.
8. Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях // Лесн. журн. 2012. № 3. С. 7–18. (Изв. высш. учеб. заведений).
9. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение запасов углерода по зависимым от возраста насаждений конверсионно-объемным коэффициентам // Лесоведение. 1998. № 3. С. 84–93.
10. Казимиров Н.И., Морозова Р.М. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. Л.: Наука, 1973. 176 с.
11. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 312 с.
12. Козловская Л.С., Ласкова Л.М. Разложение древесных остатков на вырубках в условиях севера // Лесоводственные и экологические последствия рубок в лесах Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1986. С. 92–107.
13. Кузнецов М.А. Влияние условий разложения и состава опада на характеристики и запас подстилки в среднетаежном чернично-сфагновом ельнике // Лесоведение. 2010. № 6. С. 54–60.
14. Лазарева И.П., Вуоримаа Т.А. Влияние сплошных рубок леса на свойства песчаных подзолов северной Карелии // Лесоводственные и экологические последствия рубок в лесах Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1986. С. 61–79.
15. Лесохозяйственный регламент Чернамского стационара ФГУП «Центрлеспроект». № 6 от 23 апреля 2007. 72 с.
16. Малишевская В.А. Динамика опада и скорость его минерализации // Структура и продуктивность еловых лесов южной тайги. Л.: Наука, 1973. 311 с.
17. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. 196 с.
18. Никонов В.В., Лукина Н.В. Биогеохимические функции лесов на северном пределе распространения. Апатиты: Ин-т проблем пром-ти, 1994. 315 с.
19. Орлов А.Я. Метод определения массы корней деревьев в лесу и возможность учета годичного прироста органической массы в толще лесной почвы // Лесоведение. 1967. № 1. С. 64–70.
20. Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л.: Наука, 1968. 140 с.
21. Руководство по технологии и организации лесосечных работ при сплошных и несплошных рубках. Сыктывкар: ООО НПФ «Ниокр», 2002. 48 с.
22. Семенова В.Г. Влияние рубок главного пользования на почвы и круговорот веществ в лесу. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 184 с.
23. Чертовской В.Г. Долгомошные вырубки, их образование и облесение. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 136 с.
24. Dahlman K.C., Kuceera C.L. Root productivity and tunover in native prairie // Ecology.1965.Vol. 46. P. 40–48.
25. Dziadowiee H. The decomposition of plant litter fall in an oak-linden-hornbeam forest and oak-pine miwed forest of the Bialowieza National Park // Acta Soc. Bot. Pol. 1987. Vol. 56. P. 169–185.
26. Edmonds R. L. Decomposition rates and nutrient dynamics in small-diameter woody litter in four forest ecosystems in Washington, USA // Can. J. Forest Rec. 1987. 

Ссылка на английскую версию:

The Role of Tree Waste in the Litter Layer Formation in Cutting Areas
of Middle Taiga Spruce Forests

N.V. Likhanova, Leading Chemical Engineer, PhD Candidate

Institute of Biology, Komi Science Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Kommunisticheskaya, 28, Syktyvkar, 167982, Russia

E-mail: lihanad@mail.ru

The paper studied the degradation of plant residues in 4–6-year-old cutting areas after clear-cutting of middle taiga spruce forests. The dynamics of tree waste fall and decomposition was established. The mineralization of plant residues of the O horizon was evaluated. The density of litter layer in the cutting areas of blueberry and polytric-sphagnum spruce forests was identified. Weight of organic matter, entering the soil with tree waste, in the cutting area of blueberry spruce forest is 3115 kg/ha, polytric-sphagnum – 3608 kg/ha, 55–60 % of which is litter from aboveground organs. The bulk of the tree waste (89 %) is formed by the ground cover plants – moss and grass. The rate of decomposition in descending order is as follows: birch leaves ˃ cowberry leaves ˃ pine needles ˃ spruce needles ˃ moss ˃ branches ˃ bark. The most active decomposition is observed in birch leaves, their C/N (carbon/nitrogen) ratio being 35–38. In spruce and pine needles, this value ranges from 38 to 43, in branches of woody plants – from 48 to 60, and in bark – from 105 to 142.

The most active litter layer decomposition is observed in the subhorizon consisting of leaves: in the cutting area of blueberry spruce forest it is 17.3 % per year and in that of polytric-sphagnum spruce forest – 15.4 %. In the enzymatic subhorizon there are decomposed 10.4 and 9.3 % of organic matter of plant residues per year, respectively. In the humus subhorizon, decomposition of plant residues is rather slow (about 7 %). The low rate of plant residues decomposition in the cutting area of blueberry spruce forest facilitates the formation of a rather thick litter layer (12.0 cm), with a total density of organic matter
47.5 t/ha and capacity of 18.7 cm, the density in the cutting area of polytric-sphagnum spruce forest being 63.9 t/ha.

Keywords: middle taiga, spruce forest, tree waste, decomposition, cutting, litter layer.

REFERENCES

1. Aristovskaya T.V. Mikrobiologiya podzolistykh pochv [Microbiology of Podzolic Soils]. Moscow, Leningrad, 1965. 183 p.
2. Bobkova K.S. Biologicheskaya produktivnost' lesov evropeyskogo Severo-Vostoka [Biological Productivity of Forests in the European Northeast]. Leningrad, 1987. 156 p.
3. Bobkova K.S. Biologicheskaya produktivnost' i komponenty balansa ugleroda 
4. v zabolochennykh korennykh el'nikakh Severa [Biological Productivity and Carbon Balance Components in Aboriginal Boggy Spruce Forests of the North]. Lesovedenie, 2007, no. 6, pp. 45–54.
5. Bogatyrev L.G. Obrazovanie podstilok – odin iz vazhneyshikh protsessov v lesnykh ekosistemakh [Formation of Litter Layer – One of the Most Important Processes in Forest Ecosystems]. Pochvovedenie, 1996, no. 4, pp. 501–511.
6. Vedrova E.F. Razlozhenie organicheskogo veshchestva lesnykh podstilok [Decomposition of Organic Matter of Forest Litter Layer]. Pochvovedenie, 1997, no. 2, pp. 216–223.
7. Germanova N.I. Razlozhenie opada kak pokazatel' intensivnosti krugovorota elementov v lesnykh nasazhdeniyakh Yuzhnoy Karelii [Decomposition of Tree Waste as an Indicator of Elements Cycle Intensity in Forest Stands of Southern Karelia]. Lesovedenie, 2000, no. 3, pp. 30–35.
8. Dylis N.V. Lesnaya podstilka v biogeotsenoticheskom osveshchenii [Forest Litter in the Light of Biogeocenosis]. Lesovedenie, 1985, no. 5, pp. 3–8.
9. Dymov A.A., Bobkova K.S., Tuzhilkina V.V., Rakina D.A. Rastitel'nyy opad 
10. v korennom el'nike i listvenno-khvoynykh nasazhdeniyakh [Tree Waste in an Aboriginal Spruce Forest and Mixed Stands]. Lesnoy zhurnal, 2012, no. 3, pp. 7–18.
11. Zamolodchikov D.G., Utkin A.I., Korovin G.N. Opredelenie zapasov ugleroda po zavisimym ot vozrasta nasazhdeniy konversionno-ob"emnym koeffitsientam [Determination of Carbon Supply by Stand Age-Dependent Conversion-Volume Factors]. Lesovedenie, 1998, no. 3, pp. 84–93.
12. Kazimirov N.I., Morozova R.M. Biologicheskiy krugovorot veshchestv v el'nikakh Karelii [Biological Circulation of Elements in Spruce Forests of Karelia]. Leningrad, 1973. 176 p.
13. Karpachevskiy L.O. Pestrota pochvennogo pokrova v lesnom biogeotsenoze [The Diversity of Soil Cover in Forest Ecosystems]. Moscow, 1977. 312 p.