Influence of forest vegetation anthropogenic transformation on dynamics of humus content and composition in burozems of .pdf Введение Территория прибрежно-островных экосистем юга Дальнего Востока по почвенно-географическому районированию России [1] относится к Южно-Сихотэ-Алинской горной провинции горных бурых лесных почв Восточной буроземной области с зональным буроземным типом почв. В отличие от буроземов континентальной части юга Приморья, систематических исследований буроземов островных территорий практически не проводилось, в то время как почвообразование на рассматриваемой территории имеет ряд специфических и характерных черт. Островные экосистемы в наибольшей степени испытывают влияние океанического климата, обусловливающего пониженные значения среднемесячных температур, повышенное количество осадков и дней с туманами по сравнению с континентальной территорией юга Приморья. Отличительной чертой островного почвообразования является активное геохимическое воздействие моря на островные экосистемы в целом и их почвенный покров в частности. Оно выражается в дополнительном поступлении на территорию островов морских солей в процессе импульверизации их с поверхности моря, при конденсации влаги морских туманов, а также с атмосферными осадками [2]. Помимо этого, на условия почвообразования значительное влияние оказывает возрастающая с каждым годом антропогенная деградация лесной растительности островов (за счет рубок и пожаров) и замена ее на травяно-кустарниковые, травянистые растительные сообщества. Увеличение в напочвенном покрытии травяно-кустарниковой растительности способствует активизации биологического круговорота веществ и аккумуляции зольных элементов в почве и создает оптимальное сочетание температуры и влажности для жизнедеятельности разлагающих растительные остатки микроорганизмов [3]. Эти биотические и геохимические особенности формирования островных буроземов проявляются в динамике состава и свойств их почвенных растворов [2], физико-химических показателей, профильной миграции гумусовых веществ, и как следствие, содержании и составе их гумуса, обусловливая формирование морфологического разнообразия этих буроземов. Выявление закономерностей в пространственной динамике содержания гумуса, его группового и фракционного состава в ряду островных буроземов растительных сообществ разной стадии антропогенной трансформации представляет несомненный научный интерес и является целью наших исследований. Материалы и методики исследований В качестве объекта исследования был выбран самый крупный остров в заливе Петра Великого (Японское море) - остров Русский. Географические координаты острова: 43° 00'' с.ш., 131° 50'' в.д.; площадь - около 100 км2, длина - 18 км, ширина - 13 км. От материковой части г. Владивостока его отделяет пролив Босфор Восточный шириной около 1 км. Характерным типом рельефа острова является низкогорье с абсолютными высотами до 300 м. Большая часть его сложена гранитами, гранодиоритами, диоритами, которые на западе острова сменяются песчаниками, алевролитами, аргиллитами, конгломератами. Климат резко выраженный муссонный, с высокими значениями годовых осадков, повышенной конденсацией влаги туманов, значительным числом дней с моросящими дождями [4]. Современная лесная растительность острова представлена вторичными дубовыми, дубово-липовыми лесами. Под воздействием систематических рубок и пожаров распространенные здесь в начале XIX в. хвойно-широко-лиственные леса трансформировались в дубовые и дубово-липовые, а последние - в изреженные дубняки с хорошо развитым травяно-кустарнико-вым ярусом, злаково-разнотравные растительные сообщества. Лесистость сократилась до 50% [5, 6]. В почвенном покрове острова преобладают зональные для данной территории типы почв - буроземы типичные и буроземы темные [7-9]. Наряду с указанными типами буроземов были выделены ареалы специфических, не свойственных для континентальной части Приморья буроземов - буроземов темных иллювиально-гумусовых [8, 9], особенности формирования и распределения которых остаются пока недостаточно изученными. Исследования динамики содержания и состава гумуса в островных буроземах проводились в ряду антропогенно трансформированных растительных сообществ, включающих: дубовые леса с очень слабо развитым травяно-кустарниковым ярусом ^ изреженные дубовые леса с примесью мелколиственных пород и сравнительно хорошо развитым травяно-кустар-никовым ярусом ^ изреженные дубовые леса с хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом (преимущественно из лещины). В отобранных образцах почв определяли гумус, его фракционно-группо-вой состав. Лабораторно-аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в почвоведении методов. Физико-химические показатели исследуемых буроземов были получены ранее и опубликованы [8]. Результаты исследований и обсуждение Антропогенная деградация лесной растительности острова сопровождается изменением видового состава древостоя, уменьшением его сомкнутости и прогрессирующим развитием травянистого и кустарникового (преимущественно из лещины) ярусов. В результате усиливается влияние переноса солей на процессы почвообразования в распространенных здесь буроземах, повышается скорость биологического круговорота веществ, благодаря более богатому зольными элементами травянисто-кустарниковому опаду; как следствие, заметно увеличивается в составе обменных катионов ППК содержание кальция и магния как биогенного, так и морского происхождения. Изменение условий формирования островных буроземов способствует активизации в их профиле процессов гумусообразования и гумусонакопле-ния и создает предпосылки для развития иллювиально-гумусового процесса почвообразования. В зависимости от интенсивности проявления аккумулятивно-гумусового и иллювиально-гумусового процессов почвообразования в буроземах исследуемой территории выделены буроземы типичные, буроземы темные, буроземы темные иллювиально-гумусовые. Буроземы типичные приурочены к дубовым, дубово-липовым лесам с очень слабо развитым травяно-кустарниковым ярусом и имеют следующее строение почвенного профиля: O-AY-BM-BMC; разрез 27-02; заложен в центральной части острова. Верхняя часть склона восточной экспозиции, крутизной 7°. Абсолютная высота 105 м над ур. м. Под изреженными дубняками со сравнительно хорошо развитым травя-но-кустарниковым ярусом описаны буроземы темные: O-AU-AUBM-BMC; разрез 21-02; заложен в северо-восточной части острова. Верхняя треть склона восточной экспозиции крутизной 10°. Абсолютная высота 70 м над ур. м. Под изреженными дубняками с хорошо развитым кустарниковым ярусом и травянистым напочвенным покровом, а также под травянисто-кустарниковыми зарослями или травянистыми (преимущественно гмелинополынны-ми) группировками формируются буроземы, выделенные нами как буроземы темные иллювиально-гумусовые: O-AU-AUBMhi-BMhi-BMC; разрез 23-02; заложен в северо-восточной части острова. Склон северо-восточной экспозиции крутизной 10°. Абсолютная высота 40 м над ур. м. Более подробное описание морфологических характеристик буроземов и участков, на которых они формируются, приведено в ряде публикаций [8, 9]. Специфика зольного состава и биологического круговорота, свойственная отдельным растительным видам и сообществам, отчетливо отражается в физико-химических показателях почв [10-12], обусловливая их динамику. В буроземах острова при увеличении в составе растительных сообществ, под которыми они формируются, травяно-кустарникового яруса отмечаются рост содержания в них гумуса (11,02-14,05-14,92%), повышение степени насыщенности почв основаниями (82-87-95%) на фоне уменьшения содержания обменного водорода (6,18-6,20-1,87 мг-экв/100 г) и величины гидролитической кислотности (12,32-11,87-7,61 мг-экв/100 г почвы) [8]. Буроземы типичные характеризуются более кислой реакцией среды, наиболее низким содержанием гумуса, обменных оснований и меньшими значениями степени насыщенности ими. Формирование гумусового профиля этих буроземов определяется аккумулятивно-гумусовым процессом почвообразования, а распределение по профилю характеризуется как регрессивно-аккумулятивное. Основная часть гумуса этих буроземов аккумулируется в верхней части профиля (11,02%), а в горизонте BM содержание его резко падает до 2,00%. При антропогенной трансформации островных дубняков в изреженные дубняки со сравнительно хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом и в дубовые леса с хорошо развитым кустарниковым ярусом часто с преобладанием лещины изменяется морфологический облик гумусового профиля в буроземах острова: появляются темные гумусовые затеки в нижней части гумусового горизонта, увеличиваются интенсивность темно-серых цветов в его окраске и мощность. В формирующихся при этом буроземах темных и буроземах темных иллювиально-гумусовых мощность гумусово-аккумулятивного горизонта A+AB возрастает до 38 и 53 см соответственно (по сравнению с 8 см в буроземах типичных) [8, 9]. Профильная дифференциация содержания гумуса в этих буроземах предопределяется развитием в них иллювиально-гумусового процесса почвообразования. Это наглядно иллюстрируется содержанием гумуса в этих буроземах как в верхней части профиля (14,05-14,9%), так и в средней (3,41-6,23%). По гумусонакоплению в верхнем полуметровом слое буроземы темные иллювиально-гумусовые (309,7 т/га) значительно опережают буроземы типичные (167,4 т/га) и буроземы темные (213,54 т/га) [10]. Помимо этого, состояние и состав растительности оказывают прямое влияние на состав образующихся продуктов разложения и гумификации, состав водорастворимой фракции органического вещества в подстилке и почве [13], обусловливая динамику внутрипрофильной дифференциации почвенного гумуса. групповой и фракционный состав гумуса буроземов острова Русский (числитель - % веса почвы, знаменатель - % Собщ) / Group and fractional humus composition of burozems on Russky Island (numerator - % of soil weight, denominator - % of Ctotal) Глубина горизонта, см / Horizon depth, cm Сб / общ CtotaP % Гуминовые кислоты / Humic acids Фульвокислоты / Fulvic acids НО* NR* С /С, / гк фк CHA/CFA 1 2 3 X 1 2 3 X 1а Бурозем типичный, разрез 27-02 / Typical burozem, vertical profile 27-02 AY 0,5-8(15) 6,39 1,03 16,12 0,28 4,38 0,48 7,51 1,79 28,01 0,29 4,54 0,49 7,67 0,77 12,05 0,69 10,80 2,24 35,05 2,36 36,93 0,8 BM 8(15)-38 1,16 0,12 10,34 0,02 1,72 0,06 5,12 0,20 17,24 0,26 22,40 0,11 9,48 0,15 12,93 0,17 14,66 0,69 59,48 0,27 23,28 0,29 BC 38-46 0,85 0,09 10,58 0,01 1,18 0,04 4,71 0,14 16,47 0,20 23,52 0,06 7,06 0,12 14,12 0,13 15,29 0,51 60,00 0,20 23,53 0,27 Бур юзем темный, разрез 21-02 / Dark burozem, vertical profile 21-02 AU 2,5-13(27) 8,15 1,32 16,20 0,69 8,47 Ol jC 2,61 32,02 M 4,91 0,33 4,05 1,16 14,23 0,64 7,85 2,53 31,04 3,01 36,93 1,03 AUBM 13(27)-38 1,97 0,41 20,80 0,09 4,57 0,06 3,05 0,56 28,43 0,23 11,68 0,06 3,05 0,19 9,64 0,24 12,18 0,72 36,55 0,69 35,03 0,78 BMC 38-58 0,8 0,18 22,50 0,01 1,25 0,03 3,75 0,22 27,50 0,12 15,00 0,04 5,00 0,11 13,75 0,13 16,50 0,40 50,00 0,18 22,50 0,55 Бурозем темный иллювиально-гумусовый, разрез 23-02 / Dark humus-illuvial burozem, vertical profile 23-02 AU 5-16 8,65 1,29 14,9 0,79 9,13 08 9,2 2,88 33,29 0,3 3,47 0,53 6,10 1,09 12,6 0,58 6,7 25 28,9 3,27 37,80 1,15 AUBMhi 16-25(27) 3,61 0,66 18,28 0,22 6,09 0,32 8,86 12 33,24 0,23 6,37 0,26 7,20 0,29 8,03 0,32 8,86 1,10 30,47 1,31 36,9 1,09 BMhi 25(27)-53 2,37 0,38 16,03 0,08 3,38 0,09 3,79 0,55 23,21 0,16 6,75 0,07 2,95 0,21 8,86 0,28 11,81 0,72 30,38 1,10 46,41 0,76 * Негидролизуемый остаток / Nonhydrolyzed residue. Буроземы, формирующиеся под дубовыми лесами с очень слабо развитым травяно-кустарниковым ярусом, характеризуются гуматно-фульватным типом гумуса, отношение Сгк/Сфк составляет 0,8. С глубиной в составе гумуса резко возрастает доля фульвокислот за счет наиболее агрессивной и подвижной фракции ФК-1а и тип гумуса изменяется на очень фульватный. В групповом составе гумуса буроземов темных под изреженными дубняками со сравнительно хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом и буроземов темных иллювиально-гумусовых под изреженными дубняками с хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом явно преобладают гуминовые кислоты; соотношение Сгк/Сфк увеличивается до 1,03-1,15 соответственно, а тип гумуса изменяется на фульватно-гуматный. Характерной особенностью буроземов темных иллювиально-гумусовых, отличающей их от других буроземов острова, является фульват-но-гуматный тип гумуса не только в верхнем гумусово-аккумулятивном (Сгк/Сфк - 1,15), но и в иллювиально-гумусовом горизонтах (Сгк/Сфк - 1,08). Данные фракционного состава гумуса этих буроземов свидетельствуют о более высоком по сравнению с другими буроземами содержании гуми-новых кислот и их отдельных фракций в пределах всего почвенного профиля. В группе гуминовых кислот всех исследуемых буроземов преобладает фракция, связанная с подвижными полуторными оксидами (ГК-1). Распределение фракции ГК-1 по профилю буроземов темных и буроземов темных иллювиально-гумусовых свидетельствует об усилении подвижности гумуса и отражает развитие в этих почвах иллювиально-гумусового процесса почвообразования. Максимум относительного содержания этой фракции в буроземах темных иллювиально-гумусовых приурочен к горизонту AUBMhi (18,28% Собщ). В буроземах темных отмечается рост относительного содержания этой фракции от гумусово-аккумулятивного горизонта к горизонту ВМС. В буроземах типичных содержание фракции ГК-1 постепенно убывает от гумусово-аккумулятивного горизонта вниз по профилю, что в целом типично для гумуса этого типа буроземов. Определяющими показателями качественного состава гумуса островных буроземов являются уровень содержания фракции черных гуминовых кислот (ЧГК) и характер ее профильного распределения. Буроземы под изреженными дубняками с хорошо развитым травяно-ку-старниковым ярусом выделяются как абсолютно, так и относительно более высоким содержанием фракции ЧГК (9,13-6,09-3,38% от Собщ) по всей почвенной толще. Значительное количество фракции ЧГК и обусловливает преимущественно более глубокую и темную окраску их гумусового профиля по сравнению с другими буроземами острова. В буроземах, формирующихся под дубовыми лесами с очень слабо развитым травяно-кустарниковым ярусом, почти все гуматы кальция аккумулируются в верхнем горизонте (4,38% Собщ); вниз по профилю содержание их падает до 1,18% Собщ в горизонте ВС. Распределение фракции ЧГК по профилю буроземов темных равномерно убывающее, основная часть (8,47% Собщ) этой фракции осаждается в гумусо-во-аккумулятивном горизонте почв, но и в горизонте AUBM ее содержится достаточно высокое количество (4,57% Собщ). В закономерностях распределения группы гуминовых кислот фракции ГК-3 существенных различий в сравниваемом ряду буроземов не обнаружено. Содержание этой фракции во всех буроземах острова значительно (7,36-9,2% от Собщ), а распределение по профилю - постепенно убывающее. В составе фульвокислот верхнего гумусово-аккумулятивного горизонта во всех буроземах острова преобладает фракция кислот, связанных с кальцием (ФК-Са). Наиболее высокие показатели абсолютного содержания этой фракции отмечают в профиле буроземов темных иллювиально-гумусовых. Эти же буроземы выделяются и более высокими значениями содержания ЧГК+ФК-Са. Доля ФК-Са понижается по профилю с глубиной. В нижних минеральных горизонтах буроземов типичных на первое место по накоплению выходит фракция агрессивных фульвокислот ФК-1а (22,5-23,52% Собщ), а в буроземах темных и буроземах темных иллювиально-гумусо-вых - фракция фульвокислот, прочно связанных с глинистыми минералами, - 3ФК (8,86-16,50% С б ) при значительном накоплении фракции 2ФК (8,44-13,75% Собщ). Заключение Результаты проведенных нами исследований почвенно-растительного покрова острова Русский свидетельствуют о взаимосвязи между динамикой содержания и состава гумуса в буроземах и характером антропогенной трансформации растительности, под которой они формируются. В условиях активного геохимического воздействия моря на процессы почвообразования антропогенная деградация лесной растительности острова сопровождается изменением направленности процессов гумусообразования в буроземах в сторону усиления гуматности их гумуса. От буроземов дубовых лесов с очень слабо развитым травяно-кустарниковым ярусом к буроземам изреженных дубовых лесов с хорошо развитым травяно-кустарниковым ярусом (преимущественно из лещины) в составе гумуса заметно возрастает доля гуминовых кислот, а тип гумуса изменяется с гуматно-фульватного на фульватно-гуматный. Особенности морфологической дифференциации гумусового профиля приокеанических буроземов обусловлены различиями содержания и характера внутрипрофильного распределения фракций БГК, ЧГК, ЧГК+ФК-Са. В ряду буроземы типичные ^ буроземы темные ^ буроземы темные ил-лювиально-гумусовые по всему почвенному профилю значительно возрастает доля черных гуминовых кислот, ЧГК+ФК-Са и нарастает подвижность их гумуса (увеличивается содержание БГК). Динамика внутрипрофильной дифференциации гумусовых кислот в исследуемых буроземах определяет различную интенсивность развития в них аккумулятивно-гумусового и ил-лювиально-гумусового процессов почвообразования и предопределяет формирование их морфологического разнообразия.

Скачать электронную версию публикации