CC BY
17УДК 631.48
ОСОБЕННОСТИ НИРОГЕННОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В РАЙОНЕ СТЕПНЫХ ОСТРОВНЫХ БОРОВ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.Ю. Максимова, Е.В. Абакумов
ФГУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет» Россия, г. Санкт-Петербург, [email protected]
Работа посвящена исследованию процесса восстановления почв, подверженных действию пожаров. Она является частью комплексного исследования, проводимого Институтом экологии Волжского бассейна РАН, в рамках которого предполагается изучение процессов восстановления фито- и зооценозов и почв на послепожарной территории. Объектами исследования являются серогумусовые почвы степных островных боров в районе г.Тольятти Самарской области, на тех участках, где наблюдалась особо сложная пожарная обстановка. Для сравнения влияния разных видов пожаров на почвы были заложены разрезы на трех участках: в месте распространения низового пожара, на участке прохождения верхового пожара и на незатронутом пожаром участке. В результате полученных аналитических данных был сделан вывод об основных пирогенных процессах, происходящих в почвах. Важнейшие деградационные явления связаны с потерей гумуса, нарушением водного режима, включая увеличение интенсивности проявления гидроморфных признаков почв. В крайних вариантах (постпирогенная эрозия) нарушение почвенного профиля приводит к частичной потере почвенного мелкозема, а иногда и всей почвенной массы.
The article is devoted to investigation of rehabilitation of soils which was subjected to forest fires. This is a part of complex investigation of Institute of ecology of Volga basign. Investigation of plants and zoocenosis and soils are parts of planned works. Subjects of this work are weak sod soils near Tol'yatti city in Samarska region. Three areas were choosed for study: the first one where it has been a upper fire, the one where it has been ground forest floor fire and benchmark plot which was not affected by fire. The main degradation processes of fires are related to loss of humus, disturbance of water regime resulted in increasing of hydromorphism. The disturbance of soil profiles can lead to loss of soil fine earth in small amounts and sometimes it can lead to loss of whole soil mass.
Лесные пожары - регулярно повторяющийся природный фактор, нарушающий естественное равновесие между отдельными компонентами биогеоценоза, влияющий на тип растительности и динамику растительных ассоциаций. Реже пожары проявляются катастрофически, как это было в 2010 г. Влияние пожаров на растительность заключается в формировании мозаичной и разновозрастной структуры, временном уменьшении экологического разнообразия.
Почва как неотъемлемая составная часть лесного сообщества испытывает на себе разностороннее влияние пожаров. Пожары - мощный активно действующий экологический фактор современного почвообразования. Любое воздействие огня отражается на химических и биологических свойствах почв. Степень воздействия пирогенного фактора, а также последующее восстановление почвенной системы зависят от типа пожара, его интенсивности и от устойчивости лесного сообщества и его отдельных компонентов. Пожарам в системе деградации почвенного покрова принадлежит особое место, что обусловлено их специфическим воздействиям на окружающую среду, в том числе и на почвенный покров.
В конце июля, августе и начале сентября 2010 г. в России на всей территории сначала Центрального федерального округа, а затем и в других регионах России возникла сложная пожарная обстановка из-за аномальной жары и отсутствия осадков. Площадь, пройденная пожарами, составила более 744 тыс. га. Лесные пожары охватили такие области нашей страны, как Московская, Свердловская, Кировская, Тверская, Калужская, Псковская и многие другие. Особое чрезвычайное положение было в Самарской области в
районе г. Тольятти. Катастрофические пожары по всей России показали необходимость проведения исследования процесса восстановления почв, подверженных действию пожаров. Данная работа посвящена этому вопросу и является частью комплексного исследования института экологии Волжского бассейна РАН; предполагается изучение процессов восстановления фито- и зооценозов, помимо почв, на послепожарной территории.
Для изучения пирогенных процессов в почвах были выбраны степные островные боры в районе г. Тольятти. Такие боры чаще всего формируются на песчаных и супесчаных отложениях эолового или аллювиального происхождения. В результате полевых исследований объектов было выявлено, что в данном районе формируются почвы легкого гранулометрического состава, относящиеся к отделу органо-аккумулятивные почвы по Классификации почв России (2004) - серогумусовые почвы с присутствием горизонта золы на участках, где проходили пожары. Внешне зола выглядит как рыхлая, рассыпающаяся в руках корочка грязновато-серого цвета, небольшой мощности (1-2 см), со значительной примесью мелких кусочков древесного угля и почвенных частиц (зола как бы вмыта в минеральные горизонты). Для сравнения влияния разных видов пожаров на почвы были заложены разрезы на трех участках: в месте распространения низового пожара (конец июля 2010 г.), на участке прохождения верхового пожара (конец июля 2010 г.) и на незатронутом пожаром участке.
Послепожарный период характеризуется многими важными процессами, среди которых можно отметить увеличение содержания золы и ряда микроэлементов в некоторых растениях. Смена растительного покрова приводит к изменению биологического круговорота. Происходит потеря биофильных элементов не только из состава биомассы, но и из лесной подстилки. Судьба элементов различна. Одни из них безвозвратно теряются из ландшафта и поступают в гидрографическую сеть, другие аккумулируются на почвенно-геохимических барьерах. Судьба многих летучих элементов складывается по-разному - от поступления в атмосферу до последующего переноса и аккумуляции в смежных ландшафтах. При благоприятных условиях, что более всего связано с типом ландшафта и отсутствием эрозионных явлений, значительная часть элементов вовлекается в биологический круговорот в результате становления нового фитоценоза.
Пожары приводят к серьезным изменениям в пределах почвенного профиля. Особенно активны процессы потери гумуса при выгорании подстилки и верхнего гумусового горизонта; кроме того, происходит деградация первичных минералов и глинистой плазмы [1]. Изменения в морфологии почв наиболее заметны в верхних горизонтах (широкое распространение угольков, сохранение охристых тонов в окраске горизонтов).
Выгорание подстилки приводит к изменению залегания почвенных горизонтов. По мере становления растительности начинает формироваться новая подстилка, но бывшие пирогенные горизонты сохраняются длительное время. В образующейся после пожаров золе отмечается потеря наиболее подвижных элементов. К их числу следует отнести К, Ыа, Мц и Мп [3].
Полученные аналитические данные свидетельствуют о том, что пожары приводят к серьезным изменениям в пределах почвенного профиля. Изменения в морфологии почв наиболее заметны в верхних горизонтах (широкое распространение угольков, сохранение охристых тонов в окраске горизонтов). Особенно активны процессы потери гумуса при выгорании подстилки и верхнего гумусового горизонта. Важно отметить, что содержание углерода органического вещества в верхних горизонтах почв при низовом пожаре (1,07%) меньше, чем при верховом (1,70%), и гораздо ниже на незатронутом пожаром участке (3,40%). Эти данные, во-первых, подтверждают факт дегумификации почв при пожаре, а, во-вторых, согласуются с тем, что в результате низового пожара, при котором происходит полное выгорание подстилки и верхнего горизонта, наблюдаются более интенсивные
потери гумуса. Потеря органического вещества является не только результатом механических явлений выноса мелкозема или выгорания, но и потерей важнейшего компонента лесных биогеоценозов - растительности и уменьшения ее продуктивности. В послепожарный период увеличивается подвижность органического вещества. Некоторые авторы отмечают увеличение гуминовых кислот, а также сужение отношения углерода к азоту [2], а в других работах зафиксировано появление наиболее агрессивных фракций, представленных фульвокислотами [1].
Пиролиз также сопровождается сдвигом кислотности водной вытяжки в сторону нейтрализации. Из аналитических данных следует, что в верхних горизонтах почв огнищ значительно уменьшается кислотность (7,8-8,0), тогда как нижние горизонты имеют реакцию, близкую соответствующему горизонту лесной почвы (5,7-5,9). Кроме того, отмечается снижение содержания гигроскопической воды в верхних горизонтах почв под действием пожаров: от 2,01-8,42% (в подстилке) в верхних горизонтах ненарушенных почв до 1,42-2,81% в верхних горизонтах почв, подвергшихся действию пожара.
Деградация лесных почв после пожаров связана и с изменением водного режима. Как правило, лесные почвы после пожаров склонны к временному или длительному заболачиванию или хотя бы к частичному переувлажнению. По мере становления древостоя водный режим территории восстанавливается, но период заболачивания сопровождается интенсивным проявлением процесса оглеения, сегрегацией железа, господством восстановительных процессов. Поэтому на участках, затронутых действием огня, часто обнаруживаются псевдофибры в нижних горизонтах почв.
Действие пожаров носит зачастую спонтанный характер с нарушением естественного хода эволюции почв, а зона воздействия распространяется от обще-биогеоценотического и ландшафтного воздействия до отдельных компонентов и их составляющих. Последействие пожаров имеет широкую амплитуду - от положительного до отрицательного. Важнейшие деградационные явления связаны с потерей гумуса, нарушением водного режима, включая заболачивание. В крайних вариантах (постпирогенная эрозия) нарушение почвенного профиля приводит к частичной потере почвенного мелкозема, а иногда и всей почвенной массы. Таким образом, лесные пожары существенно влияют на почвообразовательные процессы, что после пожаров 2010 г требует оценки и тщательных исследований.
Список литературы
1. Добровольский Г.В. Деградация и охрана почв. - М.: Изд-во МГУ, 2002.
2. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П. Пирогенная трансформация органического вещества почв лесных болот // Почвоведение. - 2006. - № 12. - С. 1441-1450.
3. Почвенно-экологические исследования в лесных биогеоценозах / В.Н. Горбачев, В.К. Дмитриенко, Э.П. Попова и др. - Новосибирск: Изд-во «Наука», Сиб. отд-ние, 1992.
УДК: 556.53
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДОЛИНЫ РЕКИ УРАЛ (В ПРЕДЕЛАХ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ)
Д.С. Мелешкин, А.А. Чибилёв (мл.)
Учреждение Российской академии наук Институт степи Уральского отделения РАН
Россия, г. Оренбург, [email protected]
