Phytomass of litter fall in postfire larch forests of Zeisky nature reserve (Upper Priamurie)

СИБИРСКИЙ ЛЕСНОЙ ЖУРНАЛ. 2017. № 2. С. 93–101 УДК 630*114.351+631.484 ОПАД ФИТОМАССЫ В ПОСТПИРОГЕННЫХ ЛИСТВЕННИЧНИКАХ ЗЕЙСКОГО ЗАПОВЕДНИКА (ВЕРХНЕЕ ПРИАМУРЬЕ) С. В. Брянин, Е. Р. Абрамова Институт геологии и природопользования ДВО РАН 675000, Благовещенск, переулок Релочный, 1 E-mail: , Поступила в редакцию 21.04.2016 г. Лесная подстилка – один из основных источников углерода и элементов питания в лесных экосистемах, а лесные пожары – мощный фактор, нарушающий потоки веществ и процессы депонирования углерода. Представлены первые результаты стационарных исследований годового потока опадающей фитомассы в постпирогенном лиственничном Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. лесу. Исследования проведены в предгорьях хр. Тукурингра (Верхнее Приамурье). Установлено, что суммарное годовое поступление опада надземной части растительности в лиственничнике через 11 лет после пожара в 2.8 раза ниже, чем в контрольном лесу. В горельнике обнаружено существенное изменение качественного состава опада. Поступление углерода с опадом в контрольном лесу составляет 164, а в горельнике – 76 г · м–2 · год–1, азота – 1.7 и 2.4 г · м–2 · год–1 соответственно. Выявлено, что в опаде насаждения, пройденного пожаром, преобладают органические остатки, обогащенные азотом. Результаты работы свидетельствуют о существенном изменении процессов интенсивности поступления опада в постпирогенных таежных лесах. Данные, полученные в ходе исследований, могут быть применены при составлении моделей углеродного баланса постпирогенных бореальных лесов. Ключевые слова: лесные пожары, опад, углерод, азот, лиственница Гмелина. DOI: 10.15372/SJFS20170210 ВВЕДЕНИЕ Бореальные леса занимают около 13.7 млн км2, что составляет 15 % всей поверхности суши, и являются основным резервуаром углерода (С) на планете (Gower et al., 2001; Lai, 2005). Для этих экосистем в силу холодного климата характерны замедленные темпы биологического круговорота, поэтому леса бореального пояса накапливают органического вещества больше, чем любая иная наземная экосистема (Базилевич и др., 1978). Основным и долговременным стоком С в таежных лесах является почвенный покров. По данным R. K. Dixon et al. (1994), содержание С в различных компонентах холодных экосистем значительно различается. Растительность бореальных лесов содержит 88, а почвы – 471 Гт С, что составляет значительную часть глобальных запасов этого элемента. По оценкам L. Mukhortova et al. (2015), содержание почвенного органического С (включая напочвенный опад и лесную подстилку) в российских лесах составляет 145 Гт. Основными источниками органического вещества почв в лесных экосистемах являются опад надземной части, лесная подстилка, корневой опад и легкоразлагаемый гумус (Кудеяров и др., 2007). Опад древесных пород играет огромную роль в жизни лесных биогеоценозов, являясь важным звеном биологического круговорота и основным поставщиком органического вещества и энергии от растительности к поч ве. Помимо органической массы, заключенной в листьях древесных пород, ветвях и остатках коры, необходимо учитывать биомассу напоч венного покрова, который также является важным аккумулирующим компонентом лесных экосистем (Ведрова, 2011; Осипов, 2014). Опад является источником С и азота (N) для процессов гумусообразования и одним из ключевых компонентов в круговороте C и питательных веществ в лесных экосистемах. По разным © Брянин С. В., Абрамова Е. Р., 2017 93 С. В. Брянин, Е. Р. Абрамова оценкам, содержание C в компонентах растительного опада изменяется от 40.7 до 53.1 % абсолютно сухой массы (Телицын, 1973; Бобкова, Тужилкина, 2001). Нарушение естественных экологических условий изменяет интенсивность и направленность потоков вещества и энергии в лесных экосистемах. Основным фактором, нарушающим естественный цикл C, в таежных лесах являются пожары (Кудеяров и др., 2007). В глобальном масштабе на территории бореальных лесов ежегодно прогорает 464 Мга лесов (Santin et al., 2014). В России от пожаров страдают обширные лесные пространства Сибири и Дальнего Востока (Makoto et al., 2007; Пожары..., 2010; Волокитина, 2014). Большинство лесных пожаров – низовые, при которых древесный ярус значительно угнетается, но, как правило, сохраняет свою жизнеспособность. Поэтому почти все леса в этой зоне или представляют собой стадии послепожарных сукцессий, или имеют следы давнего воздействия огня (Волокитина, 2015). Пирогенные лесные экосистемы привлекают внимание ученых на протяжении многих лет. Изучаются как отдельные их компоненты, так и функционирование пирогенных экосистем в целом (Сапожников, 1976; Фуряев, 1996; Краснощеков и др., 2014). Основным глобальным последствием пожаров являются выбросы C в атмосферу. Почвы и напочвенное органическое вещество в виде опада и лесной подстилки являются первостепенным объектом воздействия огня. В настоящее время известно, что низовые пожары приводят к уничтожению напочвенного покрова, вследствие чего полное восстановление его биомассы и видового разнообразия занимает многие десятилетия (Прокушкин и др., 2006). По данным Г. А. Ивановой с соавторами (2014), сгорание подстилки вызывает огневые или тепловые повреждения камбия ствола и корней и является причиной отпада деревьев. В лесных экосистемах с высокой периодичностью пожаров лесная подстилка не накапливается, что приводит к эродированности поверхностных горизонтов почв (Брянин и др., 2013; Краснощеков, 2014). Пожары высокой интенсивности влекут за собой значительное снижение фито массы напочвенного покрова, и либо восстановление ее до исходного состояния идет очень медленно, либо формируются другие группировки растительности (Ковалева и др., 2011; Жила и др., 2011). Многие работы посвящены исследованию компонентов углеродного цикла и потоков биогенных элементов как в фоновых, так и в пост94 пирогенных таежных лесах (Дергачева и др., 2007; Ведрова, 2008; Пристова, 2010; Ведрова и др., 2012; Иванов, 2015). Другие исследования характеризуют послепожарное возобновление древесной растительности, динамику нижних ярусов пирогенно-измененных бореальных лесов и накопление лесной подстилки в них (Lecomte et al., 2005; Makoto et al., 2007; Ковалева и др., 2011; Cai et al., 2013). При этом процессам накопления органического вещества в лесах, восстанавливающихся после пожаров, уделяется недостаточно внимания. Поскольку масштабы пирогенного воздействия весьма велики, такие исследования необходимы при анализе основных потоков органического C в бореальных лесах. Цель работы – изучение интенсивности поступления и содержания органического вещества в опаде лиственничников Зейского заповедника, подверженных влиянию пожара. В работе рассматриваются сезонная динамика опада древесного яруса, его фракционный состав, опад напочвенного покрова, содержание углерода и азота во фракциях опада в фоновом лиственничнике и в насаждении, пройденном устойчивым низовым пожаром 2003 г. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Исследования проведены в Зейском госу дарственном природном заповеднике, расположенном в восточной части хр. Тукурингра (54°00′ с. ш., 127°02′ в. д (...truncated)