Mineral Component Part of Litters in the Bog Birch Forests: Storage Conditions and Relationship with Stand Productivity

Journal of Siberian Federal University. Biology 2 (2010 3) 211-223 ~~~ УДК 630.114.35:551.312.2 Минеральная компонента подстилок болотных березняков: условия накопления и связь с производительностью древостоев Т.Т. Ефремова *, А.Ф. Аврова, С.П. Ефремов, Н.В. Мелентьева Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Россия 660036, Красноярск, Академгородок 50/28 1 Received 4.06.2010, received in revised form 11.06.2010, accepted 18.06.2010 На градиенте от крупнотравных до сфагново-мёртвопокровных типов болотных березняков, объективно приуроченных к определенным местообитаниям, формируются следующие типы подстилок: сильноразложившаяся, среднеразложившаяся, корневищная, торфянистая, торфяная и оторфованная. Мощность и запасы подстилок изменяются соответственно: 5,7 см (4,5 кг/м2) > 4,7 (3,7) > 3,6 (2,1) < 4,5 (2,5) < 6,1 (3,0) < 6,2 см (3,2 кг/м2). В пределах типологического профиля содержание зольных (минеральных) веществ в подстилке составляет в среднем 12,5 %, изменяется от 4,6 до 22,2 % и характеризуется высокой изменчивостью. Источниками поступления зольных веществ в подстилку изучаемых болотных березняков служит главным образом древесный опад, напочвенный растительный покров и наносы паводковых вод. Их аддитивный вклад в накопление золы подстилкой составляет 56 %, а увеличение минеральных веществ на 1 г/м2 за счет всех источников поступления сопровождается повышением содержания золы в подстилке на 0,76 г/м2 (в пределах запасов золы: подстилка 179–1119, источники поступления 111–1310 г/м2). Множественный регрессионный анализ показал, что напочвенный растительный покров и наилок – лучшие предсказывающие факторы. Вклад опада древесного яруса недостоверен. Древесный опад формирует в основном некую минеральную основу подстилок, на фоне которой проявляется влияние типологического разнообразия болотных березняков и других, главным образом гидрологических, факторов. Парный регрессионный анализ запасов древесины и зольности подстилок выявил высокую достоверную связь этих показателей. Ключевые слова: местообитания, болотные березняки, подстилка, зольность, напочвенный растительный покров, древесный опад, наилок. Введение К числу ведущих факторов среды, определяющих разнообразие состава, строения и производительности лесных насаждений, относятся минеральные питательные вещества почвы. В силу единства организма и среды * 1 сама растительность в процессе своей жизнедеятельности превращается в среду – органический опад, гумус, торф, лесную подстилку. Подстилка рассматривается как одно из главных биогеоценотических образований, способствующих возобновлению роста и произ- Corresponding author E-mail address: © Siberian Federal University. All rights reserved – 211 – Т.Т. Ефремова, А.Ф. Аврова… Минеральная компонента подстилок болотных березняков: условия накопления… водительности лесных биогеоценозов (Зонн, 1983; Карпачевский, 1983). В ней концентрируется огромная масса физиологически активных корней. Например, в подстилке болотных лесов их сконцентрировано от 33 до 52 % в зависимости от типа насаждений (Ефремов, Ефремова, 1973). Поэтому лесоводы издавна придавали огромное значение подстилке как источнику минерального питания. В лесоболотных комплексах одним из наиболее значимых показателей трофности корнеобитаемой зоны (0–20-40 см) является зольность торфа, в формировании которого непосредственное участие принимает подстилка. Поэтому подходы к оценке потенциального плодородия торфяного субстрата вполне применимы к подстилке. Под зольностью понимается несгораемый (минеральный) остаток, представленный главным образом нелетучими окислами элементов преимущественно Fe, Al, Si, Р, Ca, Mg, K, Na, выраженный в %. На основе показателей зольности торфяных почв (до 12–15 %) составлены шкалы классов бонитета и установлены тесные связи с производительностью хвойных насаждений (Вомперский, 1968; Капустинскайте, 1973; Вомперский и др., 1975; Пятецкий и др., 1976; Чертов и др., 1976; Чертов, 1981; Ефремова и др., 1993; Ефремова и др., 1995 и др.). Практически не изученными в этом плане остаются берёзовые насаждения, хотя им принадлежит значительная доля в формационной структуре лесных болот, в частности, по Западной Сибири – 27,4 % (Ефремов и др., 2005). Кроме того, несмотря на высокую насыщенность лесной подстилки сосущими корнями, её оценка как источника минерального питания древесных растений, не стала предметом специальных исследований. Цель данной работы – оценить вклад различных источников в накопление минеральных веществ подстилки и выявить их связь с продуктивностью болотных березняков. Объекты и методы исследований Исследования проводили на одном из самых крупных лесоболотных массивов (2,3 тыс. га) северной части междуречья Оби и Томи (южнотаежная подзона). К настоящему времени здесь сформировалась локально обособленная внутриболотная гидрографическая сеть, стержневым элементом которой является русло р. Еловка и древний заторфованный тальвег в 100–140 м от русла. Воды, питающие болотный массив, кислые (рН 3,8–4,0), насыщенные органическим веществом преимущественно фульватной природы (С – 225 мг/л), слабо минерализованные – 14 мг/л, в составе катионов доминирует кальций и восстановленное железо. В период весеннего половодья наиболее узкие и пониженные участки торфяного массива практически ежегодно затопляются талыми водами и покрываются после их схождения тонкодисперсными наносами (наилком). Почвы торфяные, преимущественно верхово–переходные, сложенные на мощных (до 6–7 м) осоково-сфагновых торфах. Объектом исследования стали насаждения берёзы пушистой, представляющие собой экологический ряд лесоболотных ценозов, расположенных по признаку нарастания степени увлажнения торфяных почв по мере удаленности от дренирующего влияния внутриболотной речки. Экологический профиль (270 м × 50 м), заложенный перпендикулярно береговой линии, был разбит на 10-метровые секции: насаждение как целое во многом затушевывает или даже стирает проявление его важных пространственных особенностей. В экологическом ряду в силу континуальности напочвенного растительного покрова визуальная индикация границ типов леса оказалась затруднённой. Поэтому в основу – 212 – ɍɪɨɜɧɢ ɛɨɥɨɬɧɵɯ ɜɨɞ, ɫɦ Т.Т. Ефремова, А.Ф. Аврова… Минеральная компонента подстилок болотных березняков: условия накопления… 0 -10 -20 -30 -40 -50 0 50 100 150 200 250 300 Ɋɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɨɬ ɪɭɫɥɚ, ɦ Рис. 1. Осенние уровни стояния болотных вод в пределах экологического профиля болотных березняков классификации, согласно П.С. Погребняку (1955), были положены эдафические условия местообитаний, преимущественно степень увлажнения. Наиболее низкие уровни стояния болотных вод, лучшая их проточность и, следовательно, более благоприятные условия аэрации характерны для прирусловой зоны (рис. 1). Удаленные от речки участки в силу более слабой гидрологической разгрузки изза меньших уклонов поверхности отличаются сильнее выраженными застойными явлениями и анаэробиозисом. На основании изложенного по комплексу показателей – осенне-летним уровням почвенно-г (...truncated)