224_p2490-01_D1_987

падине, что составило около 55 мг/кг, что обусловлено лучшей прогреваемостью бугра.

С глубиной их количество быстро падает, особенно на бугре, где остается очень низким в течение всего периода наблюдений (менее 10 мг/кг). Летом содержание нитратного азота незначительно, особенно на бугре и находится в пределах 5 мг/кг, чуть больше его содержится в гумусовом горизонте западины. В осенний период отмечено очень низкое содержание нитратов как на бугре, так и в западине (менее 5 мг/кг).

Рис. 39. Сезонное изменение содержания нитратов в дерновых лесных почвах (по вертикали – глубина, см)

100

Полученные данные согласуются с исследованиями А. Г. Белых [1968], согласно которым первоначально прирост нитратов весной наблюдался в верхних горизонтах почвы. По мере прогревания процессы нитрификации постепенно захватывали более глубокие слои почвы. Накопление нитратов с весны шло до момента кущения злаковых (I–II декада июня). Со второй половины июля содержание нитратов в почве резко сократилось в результате их биологической аккумуляции. В периоды с повышенной температурой и умеренного увлажнения (июль-август) накопление нитратов шло довольно быстро. Затем в сентябре, с понижением температуры и обильным выпадением дождей, содержание нитратов в почве резко снизилось. В октябре, в период постепенного замерзания почвы, содержание их в пахотном слое снова повысилось.

Исследованиями А. Г. Белых [1962, 1988], В. Т. Мальцева [1966; 1980] установлено, что в условиях Приангарья, из-за незначительного количества осадков в осенне-зимний период, быстрого замерзания почвы, большой глубины промерзания и оттаивания почвы весной верхних горизонтов, в почвах происходит накопление нитратов в корнеобитаемом слое осенью и сохранение их до весны. Само по себе охлаждение и замерзание верхних горизонтов почвы в полевых условиях не может явиться причиной увеличения нитратов в верхнем слое пахотного горизонта. Постепенное понижение температуры, прежде всего, оказывает соответствующее влияние на жизнедеятельность микрофлоры, участвующей в процессах нитрификации и денитрификации.

В целом процессы нитрификации в дерновых лесных почвах заторможены. О. В. Макеев [1959] связывает слабую нитрификацию лесных почв с интенсивным потреблением нитратов пышной травянистой растительностью, состоящей из приспособленных к местным экологическим условиям видов. Как показали исследования плодородия почв и корневого питания растений [Колесниченко, 1971; Эффективность применения…, 1979], слабое развитие процессов мобилизации доступных форм азота в холодных подтаежных почвах связано с неблагоприятным микробиологическим режимом почв, низкими температурами и переувлажнением почвенной толщи весной и осенью.

Наблюдения за сезонными изменениями нитратных соединений в выщелоченных черноземах выявили ряд существенных отличий от дерновых лесных почв, а также между буграми и западинами. Весенний период характеризуется низким содержанием и достаточно равномерным распределением нитратов по профилю (рис. 40).

101

Опыты А. Г. Белых [1988] для черноземов Приангарья показали, что низкое содержание нитратов в летний период обусловлено интенсивным их поглощением растениями. Подтверждением этого служат многочисленные факты появления нитратов осенью, как только растения заканчивают вегетацию, созревают. Особенно интенсивно процесс нитрификации развивается в задернованной части исследуемого чернозема.

В целом черноземы оказались лучше обеспечены нитратным азотом, чем дерновые лесные почвы на протяжении всего периода наблюдений. В отличие от лесных почв в них минимальное количество нитратов пришлось на летний период, осенью их накопление было максимальным. В дерновых лесных почвах максимум содержания наблюдался весной, затем в течение периода наблюдений происходило снижение нитратов. Выявились различия в распределении нитратов по профилю исследуемых почв. Так, в лесу максимум их содержания пришелся на верхний 20-сантиметровый слой и затем резкое убывание с глубиной. В черноземах наблюдается более постепенное убывание нитратов вниз по профилю, причем наибольшие колебания в содержании нитратов прослеживались в лесу в почве западины, в степи – в черноземе на бугре. Нитратов в разные сроки больше в пахотных почвах. Отчасти это согласуется с более высокой температурой данных почв, способствующей активизации микробиологической деятельности.

Таким образом, результаты определения температуры и влажности почв, рН почвенной суспензии, нитратов, проведенные в мае, июле и сентябре, дают представление о мобильных показателях, характеризующих «почву-момент». Полученные данные вскрывают, во-первых, существенные различия почв по этим показателям, вовторых, их связь с природными условиями.

103

Глава 7 БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Биотические факторы – факторы живой природы. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные (грибы). Все вместе они представляют живую составляющую часть почвы – «жизнь» почвы, способствуют осуществлению одной из главных экологических функций почв – биогеоценотическую (экосистемную).

Почвообразовательный процесс есть часть круговорота веществ и энергии, происходящего между приземным слоем атмосферы, верхними слоями литосферы, грунтовыми водами и живыми организмами. Это именно та его часть, которая представляет собой совокупность явлений превращения и перемещения веществ и энергии, идущих в верхних слоях коры выветривания, среди которых наиболее существенными характерны взаимодействия (обмен веществами и энергией) между этими слоями, образующими почву, и живыми организмами (главным образом растениями).

Продуктивность экосистем в значительной степени зависит от неоднородности микрорельефа, поскольку именно это обусловливает их высокую биогеоценотическую пестроту. В естественных экосистемах комплексность почвенного покрова в связи с неоднородностью микрорельефа способствует развитию и сохранению биоразнообразия. При антропогенном воздействии в виде длительной отвальной обработки, неоднородность почвенного покрова – это отрицательное явление, которое осложняет сельскохозяйственное использование земель. Однако при этом она может являться скрытым резервом повышения производительности почв, пока еще мало изученным [Добровольский, 1999].

7.1. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОЦЕНОЗОВ

Как известно, смена климатических условий определяет изменение в пространстве растительного покрова. Влияние растительности как ведущего экологического фактора в почвообразовании исключительно велико. Оно проявляется в обмене веществом и энер-

104

гией, в водном и тепловом режиме почв. Характер растительности нередко определяет направление почвообразования.

Вгеографическом плане более четко выявляется биогеохимическая роль растений, существенно различная в зависимости от типа растительных сообществ. В Южном Предбайкалье по биогеохимическим особенностям можно выделить две основные группы растений: травянистые и древесные. Они коренным образом отличаются между собой по соотношению подземной и надземной частей и интенсивности круговорота. У травянистых растений подземная масса гораздо больше надземной и биологический круговорот интенсивнее. Древесные породы накапливают органическое вещество и химические элементы преимущественно на поверхности почвы.

Впочвах под травяными сообществами продукты гумификации представлены в основном гуминовыми кислотами. Распространение корневой системы травянистой растительности на значительную глубину обеспечивает постепенное снижение содержания гумуса с глубиной, в отличие от резкого спада его под лесами с поверхностной корневой системой.

Прослеживается определенная связь почв с растительностью степей. Выщелоченные черноземы формируются под богаторазно- травно-злаковыми луговыми степями. Под покровом травяных лесов преобладают почвы с аккумулятивным гумусовым горизонтом, нейтральной или слабокислой реакцией [Кузьмин, 1980].

Современный растительный покров в южной части Предбайкалья получил достаточно полное отражение на современных геоботанических картах [Белов, 1973; Атлас Байкала, 1993]. Он представлен растительными сообществами бореального и степного типов растительности [Сочава, 1978]. Основной закономерностью пространственной дифференциации растительного покрова является высотная (вертикальная поясность). Преобладает бореальная растительность.

Согласно карте «Геоботаническое районирование Предбайкалья» масштаб 1:5 000 000 [Белов, Лямкин, Соколова, 2002] территорию Южного Предбайкалья можно отнести к Среднесибирской рав- нинно-таежной биогеографической области, Иркутско-Черемховской подтаежной провинции. Она занимает Иркутско-Черемховскую равнину, которая соответствует депрессии, протягивающейся вдоль предгорья Восточного Саяна и выполненной кайнозойскими отложениями [Иркутская область…, 1993]. Наиболее благоприятные условия для выращивания культурных растений позволяют располагаться здесь основным сельскохозяйственным угодьям области. Светлохвойные леса на данной территории являются коренными

105

[Сочава, Ряшин, Белов, 1963]. Они располагаются южнее подзоны южной тайги и образуют подгорный (подтаежный) пояс в спектре высотных поясов Восточного Саяна.

На карте «Растительный покров Иркутской области» [Белов, Лямкин, Соколова, 2002] масштаб 1:2 500 000 растительность подтайги и степи районов исследования Южного Предбайкалья представлена: 1) Среднесибирскими формациями подтаежных (подгорных) осиново-березовых орляково-разнотравных устойчивопроизводных лесов; 2) Южносибирскими формациями разнотравнозлаковых и злаковых степей.

Согласно карте «Растительность зеленой зоны г. Иркутска по состоянию в 1970 г.» [Сизых, 1990], растительность окрестностей представлена березовыми с сосной, осиной, разнотравными лесами (III тип), являющимися производными сообществами на месте коренных лесов. Они занимают существенную часть всей лесопокрытой площади зеленой зоны, в основном в районах интенсивной сельскохозяйственной деятельности – окраины полей, пастбищ, по долинам рек, ручьев. Возраст лесообразующей породы от 25 до 60 лет. По характеру структуры подроста этих лесов, где, в основном, присутствует лесообразующая порода с небольшим количеством коренной породы (сосны сибирской), можно предположить, что в настоящий момент происходит формирование устойчивопроизводных лесов. В подросте здесь преобладают ольха, рододендрон, таволга, шиповник. Из травянистых растений доминирующее положение занимает папоротник-орляк, особенно на буграх, что связано с периодическими проходящими здесь пожарами. В западинах возрастает количество осоки стоповидной и пырея ползучего, что говорит об изменении условий увлажненности по сравнению с буграми. Широко распространены также вейник, чина, клевер, герань Власова, подмаренник.

В понижениях, глубина которых более 0,5 м, выявлены особые условия увлажнения и почвообразования. На дне западин возрастает мощность мелкозема, учитывается увлажнение за счет перераспределения атмосферных осадков по элементам микрорельефа и происходит более медленное оттаивание грунта. В западинах преобладает дерновый процесс, поэтому почвы западин отличаются большей мощностью профиля, значительным гумусовым горизонтом [Наумова, 1981]. Здесь складываются своеобразные гидротермические условия, которые отражаются на состоянии растительного покрова: густой высокий травостой на дне западин сменяется разреженным низким травостоем на бугре. Так, проективное покрытие раститель-

106

ного покрова в лесном ландшафте на бугре составляет менее 50 %, в западине сомкнутость травостоя возрастает до 80 %. Разница в высоте растений составила около 20–50 см.

Степная растительность Южного Предбайкалья носит островной характер и занимает нижнюю ступень вертикальной поясности, смещенную к подножью южного склона Лено-Ангарского плато. В местах развития бугристо-западинного рельефа растительность приобретает комплексный характер, когда на вершинах бугров сохраняются в значительном количестве степные виды. Из злаковых присутствуют овсяница овечья, тимофеевка степная, из бобовых – астрагал датский, остролодочник разноцветный, из разнотравья – полынь холодная, лапчатка прямостоячая. Проективное покрытие составляет не более 30 %. В западинах возрастает роль лугового разнотравья клубники, (осоки) и кустарников (роза иглистая). Проективное покрытие – 60–65 %, разница в высоте растений составила более 50 см.

Растительность бугра и западины четко различается по количеству фитомассы, причем в сухой год эти различия проявились более контрастно, чем во влажный (табл. 13).

Таблица 13 Продуктивность фитоценозов бугров и западин в подтайге и степи

Примечание: М – среднее арифметическое; m – ошибка среднего арифметического; V % – коэффициент вариации

Изучение продуктивности фитоценозов бугристо-западинных ландшафтов показало, что на буграх и в западинах растительность заметно различается по количеству фитомассы, причем в сухой год эти различия проявляются более контрастно, чем во влажный. Так, во влажный год продуктивность фитоценоза западины была в два раза выше, чем на бугре, в сухой – в полтора раза – как в лесу, так и в степи.

107

В западинах под лесом различие в количестве фитомассы в сухой и влажный годы несущественно, в степи же ее оказалось в два раза больше в сухой год и в полтора во влажный по сравнению с буграми. На буграх под лесом во влажный год продуктивность фитомассы была в полтора раза выше, чем в сухой, а в степи разница в количестве фитомассы в сухой и влажный год составила в три раза. Следовательно, растения в западинах находятся в более устойчивых условиях, чем на буграх, поскольку они защищены от ветра, колебания температуры и влажности в почве несущественны, поэтому изменения продуктивности фитомассы незначительны независимо от влажности года. В лесу различия составили всего несколько граммов на один квадратный метр, а в степном ландшафте во влажный год они были выше в два раза.

На буграх условия для произрастания растений неустойчивы, с сильными перепадами температуры и влажности, особенно в верхних горизонтах почвы, как в течение года, так и за время суток, характерные для выпуклых элементов рельефа с проявлением интенсивных процессов эрозии. Во влажный год продуктивность фитоценозов на буграх увеличивалась в полтора раза под лесом и в три раза в степном ландшафте.

Контрастность в продуктивности фитоценозов больше проявляется в сухой год и резче в степном ландшафте. Очевидно, что фитоценозы лесного ландшафта менее уязвимы, чем степного, поскольку под пологом леса создается микроклимат благоприятный для роста растений. Почвы здесь испытывают меньшие перепады влажности и температуры, растения лучше защищены от ветра. Основным фактором, лимитирующим продуктивность степей, служит низкое увлажнение и недостаточная теплообеспеченность. Урожай трав на дерновой лесной и серой лесной почве оказался в 2–3 раза выше, чем на черноземе. За счет травяного покрова создается основное различие в круговороте зольных элементов и органического вещества в почвах. С напочвенным покровом ежегодно возвращается 18–24 кг/га азота в дерновую лесную почву и 29–33 кг/га в чернозем.

По данным В. М. Бояркина [1981], естественная продуктивность растительного покрова в таежных геосистемах Средней Сибири в южных районах составляет 60 ц/га. Продуктивность степных комплексов Иркутской области соответствует 6–7 ц/га сухой массы. Согласно исследованиям В. А. Кузьмина [1988] степные сообщества региона по показателям фитомассы сильно отличаются от лесов, фитомасса которых примерно в 15 раз больше. Однако содержание зольных элементов в степных растениях уменьшается всего лишь в

108

2,5 раза по сравнению с лесными, так как их зольность в 6 раз выше. Значительная часть степных растений ежегодно отмирает, химические элементы освобождаются и снова поступают в почву, поэтому емкость и скорость круговорота вещества в ней выше, чем в почвах лесов.

Определенные различия между элементами бугристо-западинного рельефа выявлены при подсчете послойных запасов влаги, гумуса, азота и температуры почвы (табл. 14).

Таблица 14 Послойные запасы веществ, температура почвы и содержание азота

в растительности бугристо-западинных ландшафтов

Продуктивность фитоценозов зависит, прежде всего, от увлажненности почв. Максимум влаги приурочен к верхней гумусированной части профиля западины, это обусловлено неодинаковым расходом влаги на испарение, перераспределением как летних, так и зим-

109