CC BY
92
УДК 631.48(571.63) Б.Ф. Пшеничников, Н.Ф. Пшеничникова, Л.А. Латышева
АНТРОПОГЕННАЯ ДИНАМИКА МОРФОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ БУРОЗЕМОВ ОСТРОВА РУССКИЙ*
В статье приведены данные исследований по пространственной динамике морфологического строения и лесорастительных свойств островных буроземов. Показано, что прогрессирующий антропогенез растительности островов юга Приморья обуславливает морфологическое разнообразие буроземов и динамику их лесорастительных свойств.
Ключевые слова: антропогенез растительности, острова, морфологическое разнообразие буроземов, динамика, лесорастительные свойства.
B.F. Pshenichnikov, N.F. Pshenichnikova, L.A. Latysheva
ANTHROPOGENOUS DYNAMICS OF BUROZEM MORPHOLOGICAL STRUCTURE AND PROPERTIES FOR FOREST GROWING IN THE RUSSIAN ISLAND
The research data about space dynamics of the island burozem morphological structure and properties for forest growing are given in the article. It is shown that progressing anthropogenesis of the Primorye South island vegetation causes burozem morphological variety and dynamics of their properties for forest growing.
Key words: vegetation anthropogenesis, island, burozem morphological variety, dynamics, properties for forest growing.
Введение. В течение последнего десятилетия проводятся комплексные исследования по изучению специфики почвообразования на материковых островах залива Петра Великого (ЗПВ) юга Приморского края [3-8]. Они показали, что основной фон в структуре почвенного покрова этих островов составляют буроземы. Современное состояние растительности, под которой они формируются, является производной антропогенной трансформации хвойных и хвойно-широколиственных лесов в широколиственные, собственно дубовые и дубово-липовые леса, а последних - в изреженные остепненные дубняки с мощным травяным покровом, остепненные злаково-разнотравно-кустарниковые и злаково-разнотравные группировки [9; 1].
Цель исследований. Провести анализ пространственной динамики морфологического строения и лесорастительных свойств островных буроземов в ряду антропогенно трансформированных растительных ассоциаций.
Объекты и методы исследований. Исследования почвенно-растительного покрова проводились на основании сравнительно-географического метода, что позволило выявить зависимость морфологического строения почв не только от литологической основы и положения в рельефе, но и в значительной степени от видового состава древостоя, степени развитости травяно-кустарникового яруса и состояния растительности в целом. Это наглядно иллюстрируется данными полевых и лабораторных исследований буроземов о. Русский (ЗПВ).
* Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ: № 09-04-00923-а, № 09-05-00003; грантов ДВО РАН: № 09-!!!-А-09-510, № 10-111-09-242.
Остров Русский является самым крупным островом в заливе Петра Великого (Японское море), расположен на 43° с.ш. и 132° в.д. Его площадь около 100 км2, длина острова - 18 км, ширина - 13 км. От материковой части г. Владивостока его отделяет пролив Босфор Восточный шириной около 1 км. Усиливающееся с каждым годом антропогенное воздействие на территорию острова привело к значительному сокращению площадей, занятых лесами. Лесистость острова Русский сократилась до 50 % [1; 9]. Деградация лесной растительности сопровождается прогрессирующим развитием травяного и травяно-кустарникового ярусов, что обуславливает активизацию биологического круговорота веществ и, как следствие, повышенную биогенную аккумуляцию зольных элементов в почвах.
Результаты исследований и их обсуждение. Проведен анализ пространственной динамики морфологического строения и лесорастительных свойств островных буроземов в ряду антропогенно трансформированных растительных ассоциаций о. Русский, включающих дубовые леса с очень слаборазвитым травянокустарниковым ярусом -> изреженные дубовые леса с примесью мелколиственных пород и со сравнительно хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом -> изреженные дубовые леса с хорошо развитым кустарниковым ярусом (преимущественно из лещины) -» заросли гмелинополынников на месте деградированных дубняков.
Под дубовыми, дубово-липовыми лесами со слаборазвитым травяно-кустарниковым ярусом развиты буроземы, которые в соответствии с классификацией почв России [2] выделяются нами на подтиповом уровне как буроземы типичные. Их морфологическое строение характеризуется разрезом 27-02.
Разрез 27-02. Заложен в центральной части острова, в 300 м южнее пос. Экипажный. Верхняя часть склона восточной экспозиции крутизной 7о. Абсолютная высота - 105 м над уровнем моря. Растительность -дубово-липовый лес. Формула древостоя - 5Дм3Ла2Яс+Км. Сомкнутость крон - 0,4-0,5; средний диаметр древостоя - 33-38 см; высота - 15-18 м. Во втором ярусе - клен ложнозибольдов, граб сердцелистный, ка-лопанакс семилопастной, вишня Максимовича; подрост редкий; кустарник редкий - лещина, чубушник; травяной покров не развит.
О 0-0,5 см. Подстилка фрагментарная (до 20 % по площади - смытая), среднеразложившаяся, переход ясный.
АУ 0,5-8(15) см. Неоднородный по цвету: серый с белесоватым оттенком и отдельными сероватобурыми пятнами, влажный, в верхней части присутствуют частички древесного угля, переплетен корнями, среднесуглинистый, комковато-порошистый, переход постепенный, граница языковатая.
ВМ 8(15)-38 см. Серовато-бурый, влажный, глинистый, комковато-мелкозернистый, много корней (диаметром от 3 до 5 см), среднеуплотненный, скелетный, преобладают обломки крупного размера (от 3-7 до 10-15 см) с органоминеральными кутанами на нижней стороне, переход постепенный.
ВМС 38-46 см. Серовато-желто-бурый, влажный, тяжелосуглинистый, сильно скелетный (до 80 % от объема почвы) с обломками неправильной формы размером от мелких (1-3-5 см) до крупных (15-20 см в поперечнике).
Буроземы с подобным профилем распространены преимущественно на восточном побережье и в центральной части острова [8].
Под изреженными дубовыми лесами со сравнительно хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом распространены буроземы, которые в соответствии с классификацией почв России [2] мы выделяем на типовом уровне как буроземы темные [8]. Рассмотрим их морфологическое строение на примере описания разреза 21-02.
Разрез 21-02. Заложен в северо-восточной части острова (п-ов Саперный, побережье бухты Балка) в 150 м западнее грунтовой дороги, соединяющей бухты Аякс и Парис. Верхняя треть склона восточной экспозиции крутизной 10о. Абсолютная высота - 70 м над уровнем моря. Растительность - дубовый лес с примесью мелколиственных пород. Формула древостоя - 4Дм2Км2Бд2Ла+Оп. Сомкнутость крон - 0,6-0,7; средний диаметр преобладающей породы - 25-35 см. Подрост разрежен; кустарниковый ярус хорошо развит, частично прогоревший при весеннем низовом пожаре; напочвенный покров - папоротниково-осоковоразнотравный с проективным покрытием 30-40 %.
О 0-2,5 см. Подстилка, представленная хорошо- и среднеразложившимся опадом, включения частичек древесного угля, переход резкий.
AU 2,5-13(27) см. Темно-серый, густо переплетен корнями, свежий, с хорошо выраженной мелкокомковато-зернистой структурой, легкосуглинистый, слабо уплотненный, по правой стенке языковатый гумусовый затек до глубины 27 см, переход постепенный с затеками.
AUBM 13(27)-35(40) см. Буровато-серый, влажный, мелкокомковато-порошистый, среднесуглинистый, каменистый (до 70 % от объема почвенной массы), переход постепенный.
BMC 35(40)-58 см. Серовато-желто-бурый, влажный, мелко-комковатый, среднесуглинистый, каменистый, скелет сильно выветрелый с органо-минеральными кутанами на нижней стороне.
Буроземы темные распространены преимущественно в северо-восточной части острова. Под изреженны-ми дубовыми лесами с хорошо развитым кустарниковым ярусом и травянистым напочвенным покровом, а также под травянисто-кустарниковыми зарослями или травянистыми (преимущественно, гмелинополынными) группировками, распространены буроземы, выделяемые нами, как буроземы темные иллювиально-гумусовые [6]. Морфологическое строение этих буроземов рассмотрим на примере описания разреза 23-02.
Разрез 23-02. Заложен в северо-восточной части острова, в 750 м восточнее пос. Аякс. Склон северовосточной экспозиции, крутизной 10°. Абсолютная высота - 40 м над уровнем моря. Растительность - изре-женный широколиственный лес из дуба монгольского и липы амурской с примесью березы даурской и клена мелколистного. Формула древостоя - 4Дм4Ла1Бд1Км+Бм,Гс. Сомкнутость древостоя - 0,4; средний диаметр - 33-37 см; высота древостоя - 10-12 м. Кустарниковый ярус хорошо развит, густой: преобладает калина Саржента с примесью лещины разнолистной, единично встречаются чубушник, акатник, бересклет. В травяном покрове - осоково-папоротниковое разнотравье.
O 0-5 см. Подстилка, состоящая из слаборазложившихся растительных остатков, с включением частичек древесного угля, переход резкий.
AU 5-16 см. Темно-серый до черного с буроватым оттенком, влажный, густо переплетен корнями, слабо уплотненный, суглинистый, мелкокомковато-зернистый с примесью скелета (до 10 % от объема почвенной массы), переход постепенный с затеками.
AUBMhi 16-25(27) см. Неоднородный по цвету: на буровато-светло-сером фоне выделяются темные гумусированные затеки, влажный, легкосуглинистый, комковато-порошистый, среднеуплотненный, сильно скелетный (80 % от объема почвы), переход постепенный.
BMhi 25(27)-53 см. Неоднородный по цвету: на буровато-сером фоне небольшие темные гумусиро-ванные затеки, влажный, среднесуглинистый, мелкокомковатый, среднеуплотненный, сильно скелетный (90 % от объема почвенной массы), средний размер скелета 7-10 см, на скелете отмечается наличие орга-но-минеральных кутан, переход постепенный.
BMC 53-60 см. Обломки почвообразующей породы с незначительным содержанием мелкозема.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что антропогенная трансформация дубовых лесов в из-реженные дубовые леса со сравнительно хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом, обуславливает последовательную эволюцию буроземов типичных в буроземы темные, а последних - в буроземы темные иллювиально-гумусовые. В ряду этих почв отмечается нарастание морфологической выраженности потеч-ности гумуса (элювиально-гумусового процесса) и прогрессирующего развития иллювиально-гумусового процесса и, как следствие, последовательное увеличение мощности гумусированной части профиля и глубины расположения его нижней границы: 8-38-53 см. В буроземах темных эти процессы накладываются на аккумулятивно-гумусовый процесс, что приводит к появлению в их профиле горизонта AUBM, а в буроземах темных иллювиально-гумусовых они в еще в большей степени активизируются и обуславливают формирование горизонта BMhi.
Динамика профильной дифференциации гумуса в буроземах о. Русский отражается в содержании гумуса в их аккумулятивно-гумусовых и подгумусовых горизонтах и обуславливает своеобразие таких лесорастительных показателей, как гумусированность, состав поглощенных катионов, содержание доступных для растений форм калия и фосфора. В ряду исследуемых буроземов (табл.) заметно возрастает гумусированность аккумулятивно-гумусового горизонта (11,02-14,05-14,92 %) и особенно их подгумусовых горизонтов AUBM (2,00-3,41-6,23 %). С повышением гумусированности профиля буроземов в них заметно возрастает содержание обменных оснований (28,93-40,45-36,02 мг-экв/100 г почвы), а содержание обменного водорода (6,18-6,20-1,87 мг-экв/100 г почвы) и величины гидролитической кислотности (12,32-11,87-7,61 мг-экв/100 г почвы) снижается. Это обуславливает нарастание степени насыщенности почв основаниями в аккумулятив-
но-гумусовом горизонте (82-87-95 %). Характерной чертой исследуемого ряда буроземов является увеличение в них обеспеченности калием, доступным для питания растений (7,0-10,0-10,9 мг/100 г почвы) при сохранении низкой обеспеченности фосфором (0,7-0,9-0,8 мг/100 г почвы).
Показатели химических и физико-химических свойств буроземов о. Русский
Горизонт Г лубина, см Гумус по Тюрину, % рН мг-экв / 100 г почвы Степень насыщенности почв основаниями, % мг /100 г почвы
Гидроли- тическая кислот- ность Обменные катионы
по Соколову по Гедройцу Калий по Масло- вой Фосфор по Кирса- нову
Н2О КСІ АІ+3 Н+ Н+ Са++ Мд++
Бурозем типичный, раз оез 27-02
АУ 0,5-8(15) 11,02 5,8 5,0 12,32 0,18 0,08 6,18 17,56 11,37 82 7,0 0,65
ВМ 8(15)-38 2,00 5,3 4,3 10,10 1,53 0,03 5,10 1,82 2,34 45 2,7 0,25
ВМС 38-46 1,46 5,4 4,8 10,87 2,19 0,05 5,30 1,56 3,12 47 3,7 0,57
Бурозем темный, разрез 21-02
Аи 2,5- 13(27) 14,05 6,4 5,5 11,87 0,14 0,14 6,20 29,67 10,78 87 10,0 0,90
АиВМ 13(27)-38 3,41 5,3 4,3 10,81 0,94 0,06 4,08 2,59 5,69 67 3,2 0,45
ВМС 38-58 1,38 5,5 4,2 6,27 0,74 0,03 3,23 2,03 5,06 69 3,1 0,40
Бурозем темный иллювиально-гум усовый, разрез 23-02
Аи 5-16 14,92 6,0 5,4 7,61 0,12 0,14 1,87 20,40 15,62 95 10,9 0,75
АиВМЫ 16-25(27) 6,23 5,6 4,6 11,65 0,18 0,06 3,26 14,02 4,11 85 5,4 0,30
ВМЫ 25(27)-53 4,08 5,5 4,3 7,17 0,42 0,04 3,88 4,83 2,88 66 4,3 0,25
Бурозем темный иллювиально-гумусовый пирогенезированный, разрез 26-02
Аи ріг 0,5- 18(24) 7,60 5,8 4,9 12,77 0,10 0,08 6,18 18,17 15,57 85 3,7 0,40
ВМЫ ріг 18(24)-36 2,64 6,1 5,1 6,27 0,10 0,02 2,86 11,98 3,94 85 1,6 0,20
ВМ 36-64 0,77 6,2 4,7 4,26 0,12 0,04 1,22 8,49 3,78 91 0,9 0,60
ВМС 64-70 0,55 6,2 4,5 4,03 0,19 0,03 1,03 9,48 5,34 93 1,1 1,05
Часто в почвенном профиле островных буроземов отмечаются следы низовых пожаров - от частиц древесного угля в подстилке до его прослоек в верхней части аккумулятивно-гумусового горизонта. В некоторых случаях пирогенному воздействию подвергается не только верхняя часть профиля, но и средняя, - его иллювиальный горизонт. Такие буроземы были выделены нами в западной части острова под зарослями полыни Гмелина и отнесены к буроземам темным иллювиально-гумусовым пирогенезированным.
Разрез 26-02. Заложен на западном побережье острова в 600 м юго-восточнее мыса Таран, в 750 м севернее побережья бухты Круглая. Абсолютная высота - 75 м над уровнем моря. Склон северо-западной экспозиции, крутизной 5°. Растительность - заросли полыни Гмелина, высотой 1,2-1,5 м; редко злаки, осока. Проективное покрытие - 90 %.
О р1г 0-0,5 см. Подстилка фрагментарная, прогоревшая; переход резкий.
Аи р1г 0,5-18(24) см. Влажный, темно-серый до черного, с обилием частиц угля и обгоревших растительных остатков, особенно в нижней части горизонта; мелко-комковато-порошистый, легкосуглинистый, переход постепенный с затеками.
ВМЫ р1г 18(24)-36 см. Влажный, неоднородный по цвету: серый с темными гумусовыми затеками и отдельными желто-бурыми пятнами, с обилием вмытых углистых частиц и фрагментов обгоревших растительных остатков, легкосуглинистый, комковато-пылеватый, переход постепенный.
ВМ 36-64 см. Влажный, бурый с единичными темно-серыми гумусовыми затеками, бесструктурный, до 50 % от объема составляет дресва с включением крупнозернистого песка, переход постепенный.
ВМС 64-70 см. Желтовато-светло-бурый, дресвянистый с включением крупнозернистого песка.
Физико-химические свойства буроземов темных иллювиально-гумусовых пирогенезированных (табл.) отражают ухудшение их лесорастительных свойств под воздействием огня. В частности, почти вдвое (до 7,60 %) снижается содержание гумуса в аккумулятивно-гумусовом горизонте по сравнению с буроземами, не затронутыми пожарами. Отмечается тенденция к увеличению кислотности в корнеобитаемом слое (в горизонте Аи р1г) на фоне постпирогенного выноса из него щелочноземельных элементов вниз по профилю. В
нижележащих горизонтах ВМ и ВС, наоборот, наблюдается увеличение почти вдвое содержания обменных кальция и магния (14,82 против 4,68 и 7,09 мг-экв/100 г почвы) и некоторое снижение кислотности, как актуальной, так и гидролитической. Пирогенный фактор вызывает резкое снижение обеспеченности доступными для растений формами элементов питания - калием (не более 3,7 мг/100 г почвы) и фосфором (не более
0.4.мг/100 г почвы).
Заключение. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что антропогенез островных буроземов сопровождается существенной динамикой процессов гумусообразования и гумусонакопления, в частности, наложением в верхней части профиля на аккумулятивно-гумусовый процесс прогрессирующего элювиально-гумусового процесса, а в средней части - наложением на внутрипрофильное оглинивание иллювиально-гумусового процесса и, как следствие этого, образованием под аккумулятивно-гумусовым горизонтом структурно-метаморфического иллювиально-гумусового горизонта ВМЫ. Это обуславливает морфологическое своеобразие исследуемых буроземов и предопределяет динамику их лесорастительных свойств.
Литература
1. Добрынин А.П., Виноградова Т.А. Антропогенные изменения в растительном покрове островов залива Петра Великого (Японское море) за последние полтора столетия // Ритмы и катастрофы в растительном покрове Дальнего Востока. - Владивосток: БСИ ДВО РАН, 2005. - С. 215-221.
2. Классификация и диагностика почв России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева [и др.]. -Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
3. Пшеничников Б.Ф., Голов В.И. Почвенный покров островов залива Петра Великого // Экологическое состояние и ресурсный потенциал естественного и антропогенно-измененного почвенного покрова. -Владивосток: ДВО ДОП РАН, 1998. - С. 47-54.
4. Пшеничникова Н.Ф., Пшеничников Б.Ф. Бурые лесные почвы о. Русский // Экологическое состояние и ресурсный потенциал естественного и антропогенно-измененного почвенного покрова. - Владивосток: ДВО ДОП РАН, 1998. - С. 37-40.
5. Пшеничников Б.Ф., Пшеничникова Н.Ф. Почвы островов и побережья // Дальневосточный морской биосферный заповедник. Исследования. Т. 1. Почвы и ландшафты. - Владивосток: Дальнаука, 2004. -С. 251-283.
6. Пшеничников Б.Ф., Пшеничникова Н.Ф. Генезис и классификация приокеанических буроземов Дальнего Востока // Продуктивность и устойчивость лесных почв. - Петрозаводск, 2009. - С. 94-95.
7. Пшеничников Б.Ф., Пшеничникова Н.Ф., Латышева Л.А. Брюниземоподобные почвы острова Рейнеке // Современные проблемы почвоведения и оценка земель Сибири: прил. «Вестн. Том. гос. ун-та». -2005. - № 15. - С. 61-62.
8. Пшеничников Б.Ф., Пшеничникова Н.Ф., Латышева Л.А. Мониторинг почв острова Русский // Природа без границ: мат-лы II Междунар. экол. форума. - Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2007. -
С. 371-374.
9. Урусов В.М., Чипизубова М.Н. О голоцен-современных сменах ландшафтов окрестностей г. Владивостока // Исследование и конструирование ландшафтов Дальнего Востока и Сибири. - Владивосток: ДВО РАН, 1993. - Вып. 1. - С. 155-168.
