TRANSFORMATION OF SOIL ORGANIC MATTER IN CONNECTION WITH THE INTENSITY OF PEAT FIRE (ON THE EXAMPLE OF THE SWAMP SPRUCE FOREST OF THE KUZNETSK ALATAU)
Authors: ЕФРЕМОВА Т.Т. , ПИМЕНОВ А.В. , ЕФРЕМОВ С.П. , АВРОВА А.Ф. 
Published: July 2024

В рамках экологического направления изучения гумуса с применением традиционных методов и терминов обсуждаются особенности трансформации органического вещества торфяных эвтрофных почв (Hypereutric Sapric Histosols) и глееземов торфянистых (Eutric Histic Gleysols) через 20 лет после лесоторфяного пожара. Объектом исследования послужил зеленомошно-гипновый ельник (Picea obovata Ledeb.) восточного склона Кузнецкого Алатау (абсолютная высота 622 м). Состав органического вещества пирогенных почв (0-30 см) характеризуется высокой изменчивостью (коэффициент вариации 12-92 %). По данным факторного анализа, 76 % общей дисперсии обусловлено совокупностью гумусовых веществ, 24 % - полисахаридами. Процедурой кластерного анализа выделено две группы объектов, статистическая достоверность которых подтверждена дискриминантным анализом. Кластеры почв отражают особенности протекания пирогенных процессов - подземного очагового тления, ниже точки возгорания, открытого интенсивного и средней силы пожара. Относительно фонового содержания углерода 41 % в торфяной почве, не охваченной пожаром, его количество снижается соответственно до 26,5 и 13,4 %. При этом наблюдается практически равное образование продуктов гумификации (∑ГК + ∑ФК) - 55 и 54 % за счет преимущественно фульвокислот (Сгк/Сфк 0,2-0,6). Особенности теплового воздействия проявляются главным образом на фракционном уровне. Специфичность подземного тления - повышенный выход фульвокислот 1-й фракции, свободных и рыхло связанных с R2O3. Открытый пожар сопровождается преимущественным образованием гуминовых и фульвокислот, связанных с кальцием. В дискриминацию кластеров, согласно стандартизованных коэффициентов канонического анализа, наибольший совокупный вклад вносят 1-я и 2-я фракции гуминовых и фульвокислот, максимальный персональный вес - ГК-2, ФК-1 и ФК-2. На основе ранее полученных сведений допускаем, что продолжающийся торфогенез может вызвать преобразование фульватного гумуса в фульватно-гуматный и/или гуматный. В случае погребения пирогенной толщи 0-30 см это может произойти примерно через 270 лет, исходя из скорости линейного прироста торфа в ельниках Кузнецкого Алатау, 1,12 мм/год. Результаты исследований подтверждают правомерность традиционного деления гумусовых кислот на фракции.

Within the ecological direction of studying humus using traditional methods and terms, the peculiarities of the transformation of organic matter of peat eutrophic soils (Hypereutric Sapric Histosols) and peaty gleezems (Eutric Histic Gleysols) 20 years after a forest-peat fire are discussed. The object of the study was the green moss-hypnum spruce forests (Picea obovata Ledeb.) of eastern slope of the Kuznetsk Alatau (absolute height 622 m). The composition of organic matter of pyrogenic soils (0-30 cm) is characterized by high variability (coefficient of variation 12-92 %). According to the factor analysis, 76 % of the total variance is due to a combination of humic substances, 24 % - polysaccharides. Using the cluster analysis procedure, we identified two groups of objects whose statistical reliability was confirmed by discriminant analysis. Soil clusters reflect the peculiarities of pyrogenic processes - underground focal smoldering, below the point of ignition, and open intense and medium strength fire. Relative to the background carbon content of 41 % (peats not covered by fire), its amount decreases to 26.5 and 13.4 %, respectively. At the same time, there is an almost equal formation of humification products (∑GC + ∑FC) - 55.4 and 53.7 % due mainly to fulvic acids (Cgc/Cfc 0.2-0.6). The peculiarities of the thermal effect are occurred mainly at the fractional level. The specificity of underground smoldering is an increased yield of fulvic acids of the first fraction, free and loosely bound to R2O3. An open fire is accompanied by the predominant formation of humic and fulvic acids associated with calcium. According to standardized coefficients of canonical analysis, the first and second fractions of humic and fulvic acids make the greatest cumulative contribution to cluster discrimination, the maximum personal weight is HC-2, FC-1 and FC-2. Based on previously obtained information about the group composition of buried peats and the important role of anaerobiosis in the formation of humic acids, which are more correspond with the restored nature of the substance compared to fulvic acids, it can be assumed that peat genesis continuing in the area of the fire can cause the transformation of fulvate humus into fulvate-humate and/or humate. In the case of burial of a pyrogenic peat layer of 0-30 cm, this can happen in about 270 years, based on the rate of linear growth of peat in the spruce forests of the Kuznetsk Alatau - 1.12 mm/ year. The research results confirm the validity of the traditional division of humic acids into fractions.