На правах рукописи
Скачать 384.21 Kb.
|
4.3. Влияние химического состава атмосферных осадков на кислотность бурых горно-лесных почв Существование природных экосистем определяется не только взаимозависимостями, сложившимися внутри биогеоценозов, но и вмешательством внешних факторов (Veitiene, 2004). Одним из них признаны кислотные дожди, то есть атмосферные воды с актуальной реакцией (рН), равной 3,0-5.2 (Кислотные..., 1989). По нашим данным, на северном макросклоне хр. Хамар-Дабан (700 м над ур. м.) их ежегодное количество в 1988-1998 гг. составило 33-85 %, на побережье Байкала – 40-90 % от общего количества выпавших осадков. Кислотность грубогумусных бурозёмов и лесной подстилки после выпадения кислотных осадков возрастает, а после снижения атмосферной кислотной атаки восстанавливается до нормальных значений (рис. 2). Подкисление почвенного раствора ухудшает среду обитания почвенной микрофлоры, в связи с этим затормаживаются деструкция органики, выработка гумусовых веществ и ферментов, определяющих высокое плодородие бурых почв.  Рис.2. Влияние актуальной реакции среды (рН) атмосферных осадков на кислотность бурозёма и подстилки кедрово-берёзового леса. 4.4. Взаимосвязь экологических свойств бурых горно-лесных почв с растительным компонентом экосистемы Зависимость биологической активности бурых горно-лесных почв от структуры фитоценоза. Выработано определённое научное мнение о значении отдельных видов растений в формировании почвенных свойств (Карпачевский и др., 1968; Демьянов, 1992; Санникова, 2007). При современной антропогенной нагрузке биологический круговорот считается фактором, противостоящим подкислению в лесных экосистемах (Семёнов, 2002). Накапливаемый в опаде биогенный кальций, нейтрализуя кислые продукты распада органических остатков и уменьшая подвижность комплексных соединений фульвокислот с гидратами полуторных оксидов, способствует бурозёмообразованию (Быковская, 1983). В результате изучения фракционного состава опада древесно-кустарникового яруса и динамики его накопления в различных фитоценозах выяснено, что в среднегорье северного макросклона хр. Хамар-Дабан (500-700 м над ур.м.) максимальное фракционное разнообразие опада характерно для второй половины сентября, а минимальный набор его фракций отмечен в зимнем сборе. В пихтовых и кедрово-берёзовых лесах наибольшее количество опада хвойных пород приходится на первую декаду сентября; листовая масса рябины главным образом поступает на подстилку во второй декаде сентября; основная масса листьев берёзы накапливается на подстилке в конце второй декады сентября, а наивысшая активность листопада фиксируется в течение третьей декады сентября – первой пентады октября (рис. 3).   Рис. 3. Динамика накопления основных фракций «листового опада» (кг / га). О важности роли лиственного опада для бурозёмообразования в Прибайкалье свидетельствует соотношение массы опада листопадных и хвойных пород. В общей массе опада за год опад берёзы в различных растительных ассоциациях составляет 24-57 % (рис. 4). Масса опада листа берёзы практически во все сроки определений была выше массы опада хвойных. Исключение составили зима и раннеосенний период, когда масса листа берёзы в опаде составила около 30 % от массы опада кедра. Максимальное превышение опада листьев берёзы относительно хвои кедра характерно для четвёртой пентады сентября; в различных фитоценозах оно изменяется от двух до семи раз. Опад берёзы превышает накопление опада пихты в 2-29 раз. Доля опада рябины от суммы массы всего опада за год в различных фитоценозах колеблется от 5 до 38 %. Сопоставление массы опада рябины с аналогичным показателем берёзы выявило, что опад рябины составляет от 1 до 70 % массы опада берёзы, а в отдельные периоды превышает массу опада берёзы в пять раз. Сравнение количественных значений опада рябины с массой опада хвойных пород показало, что опад рябины составляет часть опада пихты и кедра в половине из ряда наблюдений, а в остальных случаях масса опада рябины во много раз превышает массу опада хвойных. В пихтовом лесу во второй декаде сентября зарегистрировано максимальное превышение массы опада рябины относительно массы опада хвойных пород: кедра - в 7-8 раз, пихты - в 7-30.   Рис. 4. Основные фракции «листового опада» (% от суммы опада за год). Наибольшее участие в формировании лесной подстилки древостоев принимают кедр сибирский, рябина сибирская и берёза плосколистная. Посредством статистического анализа выявлено, что накопление «листовой» массы неоднородно как в различные годы, так и в различных фитоценозах. Для листопадных пород наименьшим коэффициентом вариации характеризуется кедровник, вариабельность в пихтовом и кедрово-берёзовом лесах идентична. У кедра наибольший коэффициент вариации показателен для кедровника, а наименьший - для кедрово-берёзового фитоценоза. Наименьшая вариабельность в распределении листовой массы рябины на почве свойственна кедровому лесу, здесь наблюдается минимальный размах колебаний значений коэффициента вариации (30); наибольший диапазон коэффициента вариации (150) выявлен в кедрово-берёзовом лесу; в пихтаче он равен 60. Для накопления листовой массы берёзы наиболее существенна разница диапазона колебаний коэффициента вариации в кедрово-берёзовом лесу (130), в пихтаче и в кедраче он колеблется около 100. Хвоя кедра равномернее ложится на подстилку кедровника и пихтового леса, где разница в значениях коэффициента вариации составляет 70-80, увеличиваясь в кедрово-берёзовом лесу до 90. Опираясь на мнение специалистов (Головченко и др., 1996), согласно которому резкое возрастание численности всех групп микроорганизмов в подстилке бурозёмов (Тверская область) происходит осенью, в связи с поступлением растительного опада, мы напрямую связываем интенсивность биологической активности бурозёмов хр. Хамар-Дабан с влиянием растительного компонента биогеоценоза. Установлено, что основная масса кислого опада хвойных пород приходится на первую половину сентября. Со второй декады сентября кислотность в биогеоценозах нейтрализуется массовым поступлением опада рябины и берёзы. Это, несмотря на некоторый избыток атмосферного увлажнения и снижение температуры воздуха и почвы, обеспечивает определённый всплеск активности микроорганизмов (рис. 5).         Рис. 5. Целлюлозолитическая активность бурых горно-лесных почв (% распада ткани за сутки). Причиной высокой активности целлюлозоразлагающей микрофлоры бурозёмов под пихтовыми лесами является обильная масса опада рябины, сумма которого за год в пересчёте на один гектар почти на 90 кг превышает сумму опада берёзы. Невысокая интенсивность целлюлаз под подстилкой зеленомошных кедровников объясняется качественным составом их подстилки, представляющей собой гигроскопичную подушку из живых мхов, которая в условиях характерного повышенного атмосферного увлажнения препятствует нормальному газообмену почвы с атмосферой, что снижает активность аэробных целлюлозоразлагающих микроорганизмов. К тому же в кедровниках во второй половине сентября поступление кислого опада хвои кедра в пять раз превышало его поступление в пихтачах, а склонность микрофлоры к нейтральным условиям среды обитания общеизвестна (Минаева, 1985). Наличие высокоминерализованного листового опада для деятельности целлюлаз весьма существенно; в древостоях с отсутствием рябины, на подстилке, состоящей из хвои кедра и листа берёзы, формируется сильнокислая среда и в связи с этим наблюдается низкая микробиологическая активность; в ландшафтах, где доля опада рябины в общей сумме опада древостоя значительна, она выше. Аналогично влияние отмершей массы крупнотравной растительности, особенно легкогидролизуемых растений неморального комплекса. В почве на открытом участке леса зимой целлюлозолитическая активность оказалась втрое выше, чем под пологом леса. В течение летне-осеннего сезона целлюлозолитическая активность под крупнотравной растительностью («окно») стабильно превышала данный показатель лесных местообитаний: на подстилке и под подстилкой в 1.5 раза, в почве – в 2.5 раза. В целом, во всех биотопах наивысшая активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов зарегистрирована под подстилкой (см. рис. 5). Наибольшей вариабельностью целлюлозолитической активности в зимний период характеризуется гумусовый горизонт почвы. В тёплое время года меньшая стабильность условий для жизнедеятельности деструкторов целлюлозы свойственна поверхности подстилки, что, по-видимому, связано с режимом атмосферного увлажнения. Под подстилкой и в почве «окна» коэффициент вариации имеет минимальные значения, что говорит об оптимальных для целлюлозоразлагающей микрофлоры условиях. Это касается не только тепло- и влагообеспеченности, но также и геохимических условий, поскольку в летний период идёт интенсивный распад тканей многих видов отмерших травянистых растений, в основном из группы весенних эфемероидов и реликтов. Микробиологическая активность изученных бурых типичных почв отличается цикличностью: максимальна в позднелетний и осенний периоды и достаточно высока зимой, что свойственно бурозёмам, развивающимся под хвойно-широколиственными лесами (Зонн, 1950). Наилучшим образом микроорганизмы сорбируются почвами, насыщенными трёхвалентными катионами (Al 3+ и Fe 3+), также сорбция микроорганизмов зависит от генетических особенностей почв, она выше в высоко гумусных почвах (Добровольский и др., 1986). Некоторые авторы (Дажо, 1975; Бурова и др., 1983) отмечают, что высокий темп биологического круговорота обуславливает специфика микробоценоза, заключающаяся в превалировании бактериальной флоры, преобразующей нестойкие к разложению растительные остатки, в отличие от грибной микрофлоры, разлагающей жёсткий хвойный опад. Бурозёмы хр. Хамар-Дабан, обладающие высокой биологической активностью, соответствуют всем этим требованиям. Высокие показатели биологической активности в зимний период частично объясняются способностью целлюлозоразлагающей микрофлоры к интенсивному развитию в интервале температуры 0 - +3о С (Наплёкова, 1968). Важными моментами при этом следует считать как ритм поступления опада древесных, в основном листопадных, пород, так и его массу. К примеру, в кедровом лесу в период листопада масса нейтрального и легко разлагающегося органического материала (листья рябины и берёзы в сумме) втрое превышает поступление кислого кедрового опада, отличающегося, в сравнении с листьями, невысокой скоростью деструкции. В целом, высокая целлюлозолитическая активность в крупнотравных растительных ассоциациях так же, как и повышенная протеолитическая активность и высокий темп разложения растительных остатков, свидетельствует в пользу непосредственного влияния на биологическую активность бурых горно-лесных почв хр. Хамар-Дабан растительного компонента экосистемы. Влияние тепло- и влагообеспеченности бурозёмов на параметры фенологических фаз у некоторых травянистых видов растений. Выявлено влияние тепло- и влагообеспеченности бурозёмов на продолжительность фенологических фаз у некоторых травянистых видов растений. Рост и развитие растений регулируется тепловым фактором среды, это касается температуры как воздуха, так и почвы (Базилевич, Царевская, 1988; Bjerketvedt, Odland, Naujalis, Lazutka, 2003). Анализ показал, что сроки наступления фенологических фаз и их продолжительность у реликтовых видов [Arsenjevia baicalensis (Turcz. ex Ledeb.) Starodub (арсеньевия байкальская), Shibateranthis sibirica (DC.) Nakai (весенник сибирский), Primula pallasii Lehm (примула Палласа)] зависят как от теплообеспеченности почвы, так и сопряжены с конкретными температурами на различных её глубинах. Изучение связи ритмов развития растений неморального комплекса с температурой почвы выявило, что наиболее отчётливо реакция жизненных циклов на теплообеспеченность субстрата прослеживается у Arsenjevia baicalensis. Для сравнения определялась корреляционная связь между температурой гумусовых горизонтов почвы и параметрами фенофаз (дата наступления, продолжительность) у Arsenjevia baicalensis и Trollius ircuticus Sipl. (купальница иркутская). Значения коэффициента вариации для параметров фенофаз у Arsenjevia baicalensis выше, чем у Trollius ircuticus. Особенно это касается периода бутонизации и начала цветения, когда в почве ещё окончательно не установились эффективная и активная температуры, это означает, что реликтовый вид к условиям среды более требователен. В результате исследований установлено существование устойчивых корреляционных связей между параметрами некоторых фенологических фаз исследуемых видов и тепловыми свойствами почвы, а также между длительностью фенологических фаз у данных видов и временем установления в почве определённых температур. Корреляционный анализ взаимозависимостей параметров фенофаз с температурой почвы и воздуха позволил сделать следующие выводы. Воздействие на сезонное развитие Arsenjevia baicalensis тепловых свойств почвы выражается в том, что её вступление в фенологические фазы в неоднородные по погодным характеристикам годы соотносится с определёнными температурами гумусовых горизонтов, а длительность фенологических фаз зависит от времени установления в почве эффективной (5° С) и активной (10° С) температур; повышение температуры в гумусовых горизонтах приводит к сокращению длительности фенологических фаз. Температура воздуха на периоды бутонизации и цветения Arsenjevia baicalensis влияет по-разному: для наступления фазы «Бутонизация» важна максимальная температура, главным образом время её выхода на уровень активных (10° С) значений, а длительность этой фазы обусловливается эффективной (5° С) среднесуточной температурой; фаза «Цветение», как и фаза «Бутонизация», в большей степени сопряжена с максимальной температурой, чем со среднесуточной; тем не менее, для начала цветения значимо время установления эффективной среднесуточной температуры. Продолжительность цветения в большей мере определяется среднесуточной температурой, позднее установление эффективной и активной температуры сокращает период цветения. Достоверной корреляционной связи параметров фенологических фаз с показателем «сумма температур» не установлено. Очевидны не только сходство, но и некоторые различия воздействия двух факторов среды на развитие Arsenjevia baicalensis. Температура почвы и температура воздуха одинаково влияют на ритмы фазы «Бутонизация», а именно: с увеличением количества тепла данная фаза сокращается. На ритмы цветения влияние температуры почвы и температуры воздуха неоднородно. С ростом теплообеспеченности почвы (∑ температур ≤10° С на глубине почвы 0,2 м) длительность фазы «Цветение» сокращается, а повышение температуры воздуха, особенно перед цветением, наоборот, способно обеспечить Arsenjevia baicalensis продолжительный флоральный период. Что касается влияния условий педофактора, то отмечено, что феноритмы Arsenjevia baicalensis в большей степени, чем у Trollius ircuticus, зависят от термических свойств почвы. В целом, вступление Arsenjevia baicalensis и Trollius ircuticus в определённую фазу развития зависит от суммы температур в гумусовом горизонте почвы, а длительность фенологических фаз – от времени установления в почве эффективной (5° С) и активной (10° С) температуры. Затянутость прохождения фенофаз у реликтов третичного комплекса, как у весенних эфемероидов, так и у рано цветущих видов, обусловлена особенностями их биологических ритмов, коррелирующих с температурой почвы, поскольку это является особенностью самих растений, предопределённой наследственностью, связанной с условиями, характерными для места и времени происхождения вида (Маркова, 1973). На продолжительность фенологических фаз у реликтовых видов растений влияет количество влаги, снабжающей гумусовые горизонты и определяющей аэрацию почвы. К растягиванию периодов фенологических фаз у реликтов неморального комплекса ведёт не только недостаток тепла, но и его избыток, влияющий на испаряемость и характер почвенной влаги. При стабильном и достаточном влагонасыщении верхних горизонтов почвы для Arsenjevia baicalensis обеспечивается возможность сокращения времени цветение-плодоношение. Некоторый избыток влаги или её недостаток, а также её качественная неравномерность создают дискомфорт, в результате чего у этого вида наблюдается увеличение длительности фенофаз. Благоприятными для Arsenjevia baicalensis следует признать конкретные умеренные значения, как увлажнения почвы, так и её климата, обеспечивающие привычную для третичных реликтов обстановку «бессезонности». Выравненность режимов среды обитания – это одно из условий оптимального развития реликтов неморального комплекса, и именно этим требованиям соответствуют непромерзающие и хорошо увлажнённые бурые горно-лесные почвы хр. Хамар-Дабан. |
Похожие:
 | На правах рукописи «Новоубеевская основная общеобразовательная школа» Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан |  | На правах рукописи ... |
| На правах рукописи Данное постановление в районной газете «Северный край» и разместить на официальном сайте Администрации района | | На правах рукописи Федерального Государственного образовательного стандарта общего образования (фгос ооо, М.: «Просвещение», 2011 год) |
| На правах рукописи Барклая Вадим Ильич Жуков С. В. Королюк Е. Г. Избранные лекции по медицине катастроф. – Тверь, 2007. – 120с | | На правах рукописи Печатается по решению учебно-методической комиссии Института истории фгаувпо «Казанский (Приволжский) федеральный университет» |
| Ю. Н. Мишустин, С. Ф. Левкин Постоянное нарушение гомеостаза в виде хронической гипокапниемии как болезнетворный фактор – Самара: На правах рукописи, 2004. –... | | На правах рукописи Показатели внутриглазного давления новорождённого ребёнка, обусловленные морфологическими особенностями дренажной системы глаза в... |
| Окрепилова Владимира Валентиновича № п/п Название Печатный или на правах рукописи ... | | Правила подготовки рукописи к изданию самара Самарском государственном техническом университете. Дана характеристика видов вузовских изданий. Представлены порядок прохождения... |
| На правах рукописи Утверждение тем рефератов по истории отрасли науки для сдачи кандидатского экзамена по дисциплине «История и философия науки» | | Правила подготовки рукописи к изданию самара Самарский государственный... Самарском государственном техническом университете. Дана характеристика видов вузовских изданий. Представлены порядок прохождения... |
| На правах рукописи Глотова В. В. Краткий курс лекций по истории и философии науки: учеб пособие / В. В. Глотова. Воронеж: фгбоу впо «Воронежский государственный... | | На правах рукописи Программа дополнительного образования «Музееведение» является общекультурной модифицированной программой военно-патриотического и... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ф. В. Авраменко; Азово-Черномор гос агроинженер акад.; науч рук. В. И. Хижняк. Зерноград, 2012. 19 с ил. Библиогр.: с. 18 19. На... | | На правах рукописи Игнатьев Алексей Александрович Уравнения 1 есть дифференциальные уравнения Навье1 – Стокса2 движения вязкой жидкости, являющиеся математическим описанием полей... |
