Динамика сезонно-мерзлотных характеристик почв в лесах южного Сихотэ-Алиня

УДК 630.116.21 (571.63) Н.К. Кожевникова

ДИНАМИКА СЕЗОННО-МЕРЗЛОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЧВ В ЛЕСАХ ЮЖНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ

Мониторинг климатических параметров и сезонно-мерзлотных характеристик почвогрунтов на территории малого горного бассейна Южного Сихотэ-Алиня при длительных стационарных исследованиях позволил выявить особенности их динамики. Методами корреляционных зависимостей и множественной регрессии установлено, что в коренном кедрово-широколиственном лесу отрицательный тренд глубины промерзания связан с региональными климатическими изменениями. На величину максимального промерзания почвы на экспериментальных участках значительное влияние оказывают структур-но-ценотические изменения лесного полога. При антропогенном вмешательстве изменяется теплообмен нарушенных лесных территорий с атмосферой, меняются природные криогенные процессы, которые усиливаются в период общей тенденции глобального потепления.

Сезонное замерзание и оттаивание почвы в лесу, обусловленное погодно-климатическими характеристиками региона, оказывает влияние на водно-физические свойства почвогрунтов, их структуру и плотность, на гидрологический режим рек в зимний и весенний периоды, на хозяйственную деятельность человека [1-2; 6-9; 11; 17; 19]. Авторами доказано огромное водорегулирующее и водоохранное значение лесов и отмечена большая гидрологическая роль лесных почв и криогенных процессов, протекающих в них. Промерзание грунтов определяется балансом тепла между почвой и атмосферой. На величину теплового баланса участка основное влияние оказывают солнечная радиация, экспозиция поверхности почвы и ее защищенность растительным и снежным покровом, состав грунтов, их свойства и водный режим. Подробные исследования сезонного промерзания грунтов на Дальнем Востоке в середине XX столетия выполнены А.В. Сто-ценко [17]. Им сформулирована зависимость глубины промерзания от суммы отрицательных температур и высоты снежного покрова. Эта зависимость и схематические карты, составленные по данным наблюдений Гидрометслужбы [16], дают общее представление о величине промерзания и ее сроках на территории Приморского края. Особенности этого процесса в коренных лесах, растущих на горных склонах южного Сихотэ-Алиня, отражены в работах А.С. Жильцова [4; 6].

Целью данной работы является изучение динамики сезонно-мерзлотных характеристик в системе: коренной смешанный лес - вырубка - лиственные молодняки и выявление зависимости криогенных процессов от количества и структуры органического вещества в разные периоды лесовосстановления.

Материалы и методы исследований. Наблюдения за процессом промерзания - оттаивания почвог-рунтов производились в лесном бассейне на западном макросклоне системы хребтов южного Сихотэ-Алиня на примере Верхнеуссурийского лесного стационара Биолого-почвенного института ДВО РАН. Характер структуры и высотного распределения лесного покрова стационара типичен более чем для половины горной территории Приморского края в пределах высотных отметок от 350 до 1100 м над уровнем моря.

Структура бассейна стационара представлена системой ручьев и малых рек 1-4-го порядка. Мерзло-томеры были установлены на участках с различным орографическим положением в коренных хвойношироколиственных и елово-пихтовых лесах, на площадях сплошных вырубок. Характеристика процесса промерзания - оттаивания в насаждениях различного состава приводится по осредненным данным за 30-летний период наблюдений.

Средняя многолетняя температура воздуха в бассейне ручья Еловый, где непосредственно проводились наблюдения, составляет 1,00С. Переход среднесуточных температур через 00С осенью происходит во

второй половине октября и в третьей декаде устанавливаются отрицательные температуры. Для района расположения стационара характерны оттепели в любой месяц зимы. Абсолютная максимальная температура воздуха в январе и в феврале может достигать 4 - 110С выше нуля. Однако среднесуточная температура воздуха остается отрицательной до апреля. В марте, наряду с высокой абсолютной максимальной температурой воздуха (170С), среднемесячная максимальная температура близка к нулю [16]. В третьей декаде октября образуется устойчивый снежный покров. Его средняя мощность на большей части лесной зоны изменяется от 30 до 50 см. Максимальная мощность снежного покрова - 60-70 см; в лесу, на теневых склонах, высота снега может достигать 80-100 см [3].

Почвы экспериментального бассейна относятся к горно-лесным бурым типичным и горно-таежным иллювиально-гумусовым. Каменистость и большое содержание крупного и среднего песка в почвах определяют их водно-физические свойства: низкие показатели объемного и удельного весов, высокую порозность и инфильтрационную способность [5].

Для всей территории характерно преобладание темнохвойных пород в подчиненных ярусах и присутствие лиственных до 40%, как в главном, так и в подчиненных ярусах. Высокополнотные древостои с преобладанием кедра в первом ярусе характерны для склонов всех экспозиций до высоты 720-750 метров над уровнем моря. На более высоких элементах рельефа и теневых склонах происходит увеличение в составе ели аянской и пихты белокорой. Часть площади экспериментального бассейна в 1965-1966 годах была пройдена условно-сплошной рубкой. Были вырублены в основном крупномерные стволы кедра и других хвойных пород. Естественное зарастание сплошных вырубок в хвойно-широколиственных лесах происходит достаточно быстро. К 1970 году появляются в большом количестве лиственные молодняки, а на южных склонах хорошо возобновились и хвойные породы: пихта, ель и кедр. Уже через 14-15 лет после вырубки возобновившиеся древостои имели высокую сомкнутость, их средняя высота составляла 9-10 м, а размеры надземной фитомассы достигли 25-30% от ее количества до рубки [5]. При текущем возрастном развитии древостоев начинается постепенное естественное выпадение пионерных пород. Несмотря на это, надземная фитомасса молодняков закономерно возрастает, составляя через 35 лет после проведения рубок на склонах различных экспозиций 60-70% от исходных в коренных сообществах.

Расчет метеорологических величин произведен общепринятыми в гидрометеорологии методами. Надземная фитомасса определялась для основных типов леса [5]. В работе применялись элементарные статистические процедуры, корреляционный и регрессионный анализы.

Результаты исследований. В табл. 1 приведены изменения температурного режима и увлажненности бассейна в зимний сезон исследуемого периода по пятилеткам.

Таблица 1

Отклонение температуры воздуха и осадков от климатической нормы

Период наблюдений, гг. Температура воздуха, 0С Осадки, мм

За период

1968-1972 -8,6 -0,3 158,2 -9,3

1973-1977 -9,3 -1,0 185,0 15,5

1978-1982 -8,3 0,0 174,5 7,0

1983-1987 -9,0 -0,7 159,1 -8,4

1988-1992 -7,4 0,9 160,6 -6,9

1993-1997 -7,5 0,8 168,0 0,5

1998-2002 -9,8 -1,5 198,6 31,1

Климатическая норма (Тк, Нк) -8,3 0,0 167,5 0,0

Примечание. Тк, Нк - климатическая норма температуры и осадков.

Анализ температуры и осадков показывает, что с конца 80-х годов прошлого столетия в районе исследования наблюдается тенденция повышения зимних температур и увеличения высоты снежного покрова. Самыми теплыми за исследуемый период выдались зимы 1989, 1990, 1995, 1998 гг. Средняя температура в эти годы была выше нормы на 1,6-2,50С.

С середины 90-х годов и в начале нового столетия за счет заметного увеличения суммы осадков в январе и марте отмечаются положительные тенденции их общего количества в холодное время года. Многоснежными были зимы в 1993-1994, 1998-1999, 2002-2003 гг. Криогенные процессы начинаются в первой-второй декаде ноября и к середине марта почвогрунты промерзают на максимальную глубину [6; 10]. В насаждениях, произрастающих в верхней части бассейна с высотными отметками свыше 810 м над уровнем моря, мерзлота сохраняется более продолжительно (рис. 1). Длительность этого периода в среднем для бассейна составляет 206 дней. В кедрово-еловом лесу промерзание сохраняется 114-251 день, а в еловопихтовом - 145-245 дней. Средняя максимальная глубина промерзания почв в зависимости от погодных условий составляет 53-125 см. Глубина максимального промерзания лесных почв связана с величиной задержания снега пологом древостоя, с температурным режимом и наличием оттепелей. После исчезновения снега под лесным пологом повсеместно сохраняется остаточное промерзание в течение 48 суток с толщиной мерзлого слоя почвы 10-120 см. Продолжительность оттаивания промерзших почв в зависимости от особенности лесного покрова составляет 12-80 дней.

К и КЕ

ПЕ

300

250

200

3 Ч 150 =Е 100

50

ЯИ

700 710 735 820 830 850 830 870 920 800

Высота, см

Минимум  Максимум

Рис. 1. Длительность сезона промерзания в различных типах леса (К и КЕ - кедровый и кедрово-еловый; ПЕ - пихтово-еловый; ЯИ - ясенево-ильмовый) и на разных высотах

По нашим данным, наибольшая изменчивость глубины промерзания отмечается на склонах южных экспозиций (27-28%), наименьший коэффициент вариации (22%) характерен для восточного склона исследуемого бассейна. На северном склоне изменчивость величины составляет 26%. При анализе скользящих средних пятилетних значений глубины промерзания для склонов всех экспозиций выявлена тенденция их изменения (рис. 2). До середины 80-х годов ХХ века максимум промерзания в коренном лесу установлен на склонах северных экспозиций. При установившемся потеплении в зимний период [14] и заметном увеличении высоты снежного покрова глубина промерзания имеет тенденцию к уменьшению, а его максимальные величины наблюдаются на инсолируемых склонах. Это объясняется тем, что высота снега на южных склонах уменьшается в периоды участившихся оттепелей в январе и феврале, что приводит к нарастанию глубины промерзания на этих склонах. Установлено [18; 3], что оттепели и безветренная ясная погода с температурой воздуха, близкой к 00 С, способствуют интенсивному расходованию снега без его перехода в жидкое состояние, особенно на инсолируемых склонах. Уменьшение запасов снега на теневых склонах и под пологом леса в это время происходит значительно медленнее или совсем отсутствует.

I I Восток I I Запад I I Север ^^1 Юг —»—Температура-------Осадки

1976 1977 1978 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 _______________________________________Годы__________________________________________

Рис. 2. Гпубина промерзания (П) на склонах различных экспозиций при изменении температуры (Т) и количества осадков (Н) за холодный период по осредненным данным скользящих пятилеток

Как показывают наши исследования, существующая в природе обратная корреляционная связь между параметрами промерзания с температурой воздуха и количеством выпавшего снега является «справедливой» для участков с различным характером растительного покрова, но степень их влияния проявляется неоднозначно. Неоднозначность этих процессов выражается в сильном влиянии экспозиции склона на проникновение отрицательных температур вглубь почвы изучаемых участков в составе и возрасте насаждений изучаемой территории. Статистический анализ осредненных по бассейну данных подтверждает, что на теневых склонах величина коэффициента корреляции наиболее значима и обратно зависима при связи величины промерзания с суммой отрицательных температур за период промерзания, а на южных - с количеством выпавших за это время осадков (табл. 2).

Таблица 2

Корреляция связи глубины промерзания почвы с метеорологическими параметрами

и количеством фитомассы

Коррелируемая величина Лес Вырубка

Восток Запад Север Юг Восток Запад Север Юг

За весь период наблюдений

Сумма температур, 0С -0,53 -0,31 -0,49 -0,29 -0,50 -0,70 -0,59 -0,68

Количество осадков, мм -0,32 -0,62 -0,39 -0,62 -0,29 -0,20 -0,18 -0,13

Количество надземной фитомассы, т/га -0,53 -0,17 -0,57 0,26 -0,63 -0,44 -0,69 -0,70

При осадках ниже климатической нормы

Сумма температур, 0С -0,82 -0,83 -0,79 -0,70 -0,90 -0,94 -0,80 -0,81

Количество осадков, мм -0,64 -0,52 -0,47 -0,43 -0,42 -0,52 -0,33 -0,22

Количество надземной фитомассы, т/га -0,56 -0,50 -0,75 0,40 -0,78 -0,69 -0,92 -0,91

При осадках выше или около климатической нормы

Сумма температур, 0С -0,40 -0,25 -0,47 -0,30 -0,58 -0,45 -0,33 -0,56

Количество осадков, мм -0,42 -0,63 -0,31 -0,65 0,0 0,0 0 0

Количество надземной фитомассы, т/га -0,73 -0,31 -0,76 0,35 -0,89 -0,59 -0,77 -0,77

Как видно из табл. 2, связь глубины промерзания почвы с величиной фитомассы лесного сообщества как с показателем, влияющим на температурный режим и мощность снежного покрова, наиболее выражена в лиственных молодняках бывших вырубок. Лиственные леса способствуют большему накоплению снежного покрова, который играет роль мощного теплоизолятора, препятствующего проникновению холода.

В коренных лесах бассейна связь глубины промерзания с величиной фитомассы наиболее значима на южных, юго-западных и западных склонах. На этих склонах возрастает участие лиственных пород в их составе. Снега здесь накапливается больше, но, в связи с лучшей освещенностью и интенсивной инсоляцией, высота снежного покрова в январе-феврале на них значительно снижается. При небольшой глубине снега почва под ним продолжает охлаждаться и промерзает глубже, чем на теневых склонах. Таким образом, чем больше лиственных пород и меньше количество выпадающих осадков, тем глубже промерзание под пологом кедрово-широколиственного леса на инсолируемых склонах (рис. 2, табл. 2). Следовательно, состав и полнота насаждений, экспозиция и крутизна склона - существенные факторы воздействия на величину глубины промерзания почвы.

Многими исследователями [9; 12-13; 15] отмечается тенденция снижения температуры лесных почв на всех глубинах с увеличением возраста древостоя. Температурный режим почвогрунтов тесно связан с процессом промерзания, следовательно, глубина промерзания коррелирует с возрастом древостоя. Общий вес фитомассы древостоев, их объемный вес, листовой индекс также уменьшаются с увеличением возраста насаждений [15]. Возможно, в связи с вышесказанным, зависимость процесса промерзания от общего веса фитомассы древостоев коренных лесов менее выражена, чем в лиственных молодняках, что отражено в парных коэффициентах корреляции (табл. 2). Эти коэффициенты для водосбора в целом составляют соответственно 0,29 и 0,66 по абсолютной величине, а связь показывает, что с увеличением надземной фитомассы уменьшается глубина промерзания почвогрунтов.

В результате обработки массива данных были получены уравнения, отражающие зависимость средней глубины максимального промерзания почв от основных метеорологических компонентов и количества общей надземной фитомассы на площадях, покрытых коренным лесом (1), на вырубках (2), в лиственных молодняках (3).

Рср = 109,86 - 0,044-Т - 0,299 -Н-0,342-0ФМ;

R = 0,84; R2 = 0,70; S = 9,54; F =15,4;

Рср = 202,23-0,0135-Т-0,366-Н-0,969 0ФМ;

R =0,86; R2 = 0,74; S = 11,9; F =6,80;

Рср = 183,88-0,032 Т-0,328 -Н-1, 193 ОФМ;

R =0,89; R2 = 0,79; S = 10,1; F =11,1,

где Рср - средняя величина промерзания;

Т - сумма температур воздуха за период промерзания, 0С;

Н - осадки исследуемого периода, мм; ОФМ - количество общей надземной фитомассы, т/га;

R - коэффициент регрессии;

R2 - величина детерминации;

S - стандартная ошибка;

F - коэффициент Фишера.

В коренном лесу при введении в уравнение регрессии величины надземной фитомассы, как фактора, влияющего на температурный режим и распределение снежного покрова, величина коэффициента детерминации и значимость коэффициентов при аргументах, служащих предикторами промерзания, увеличивается

не существенно (1). В старовозрастном коренном кедрово-широколиственным лесу, в годы с очень низкими температурами воздуха, возрастает связь промерзания почвогрунтов с количеством снега на участке. Абсолютная величина парного коэффициента корреляции промерзания и количества осадков составляет 0,81, а с величиной надземной фитомассы связь отсутствует. В годы с температурным режимом на 8-20% выше нормы и недостаточным количеством снега возрастает зависимость сезонного промерзания от теплообес-печенности участка и роль лесного полога, как аккумулятора достаточного количества снега для поддержания тепла в почве. В коренном лесу с установившемся микроклитатом нарушение однородности распределения метеорологических величин по площади незначительно [18; 15]. Для территорий, занятых высокопол-нотным лесом с возрастом основных породообразующих формаций 80-160 лет, возможно использование формулы без введения дополнительного предиктора, характеризующего загруженность участка живым органическим веществом.

На участке водосбора, подвергшегося вырубке леса, за весь период наблюдения значимая обратная зависимость установлена с температурой воздуха. Уменьшение глубины промерзания наблюдается с конца 70-х - начала 80-х годов прошлого столетия. В этот период произошло зарастание вырубки лиственными молодняками, смыкание основного полога, увеличение в 2-3 раза их продуктивного запаса; заметное повышение зимних температур, возросла частота оттепелей в зимние месяцы. В период с 1978 по 2002 г. дата начала промерзания сдвинулась на 7-25 дней. При использовании в уравнениях (2) и (3) только двух предикторов - температуры и количества осадков - связь менее детерминирована и значима. При введении третьего параметра - количества общей надземной фитомассы - коэффициент детерминации увеличивается. При регрессионной зависимости для периода от начала зарастания и при достижении насаждениями возраста 4-15 лет коэффициент вырос в 1,1 раза; через 15-35 лет после вырубки - в 1,4 раза, а за весь период исследования увеличение коэффициента детерминации произошло в 1,8 раза. Возобновление лиственных молодняков способствует обеспеченности почвогрунтов высокими суммами значений активной (выше 50С) температуры [2] и накоплению снегозапасов. Следовательно, увеличение лесистости на вырубках играет важную роль в криогенных процессах, протекающих в этих почвах.

Сравнивая различия глубины промерзания в коренном лесу, вырубке и лиственном молодняке, можно отметить, что в кедрово-широколиственном лесу почвы промерзают глубже вне зависимости от погодных условий (рис. 3).

Величина различий между коренным лесом и вырубкой варьирует от 17-35 см и в среднем составляет 24 см. По мере зарастания вырубки различия увеличиваются до 22-51 см. С момента достижения запаса древостоев величины 50 т/га на теневых склонах различия увеличились на 10-12 см, на инсолируемых -

на 11-32 см. При анализе по показателям суммы отрицательных температур выявлено, что при одинаковом температурном режиме в лиственных молодняках почвогрунты промерзают на меньшую глубину, чем на вырубке. В аномально теплые годы глубины промерзания в лиственном лесу и на свободном от леса участке примерно равны.

А Б в

Рис. 3. Разница глубины промерзания

Разница между глубиной промерзания в лесу и на вырубке коррелирует с возрастом и запасом возобновившегося леса: R=0,82 и 0,86 соответственно (рис. 4). Для лиственного насаждения с возрастом древостоя 30 лет характерно снижение глубины промерзшего почвогрунта и рост различий между величинами промерзания в коренном и лиственном лесу с увеличением возраста и запаса молодняка. При увеличении возраста, запаса и доли хвойных пород различие в глубинах промерзания между коренным и лиственным лесом возможно сократится (рис. 4).

Я2 = 0,7411

Запас, т/га

Рис. 4. Зависимость разницы промерзания между коренным лесом и вырубкой в процессе лесовосстановления от запаса восстановившегося молодняка

Таким образом, динамика глубины промерзания почвы в горном лесном бассейне соответствует тенденции потепления, проявившейся в характеристиках температурного режима холодного времени года и увеличении количества снега (рис. 5, табл. 1).

Годы

Б

120 100 80

Е 60

О.- 40

20

1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 Годы

Рис. 5. Динамика промерзания (Р, см) в коренном лесу (А) и на вырубке в процессе лесовосстановления (Б) и их линейные тренды

Но, в отличие от глубины сезонного промерзания в коренных кедрово-широколиственных лесах, интенсивность трендовых изменений этих показателей на участках, где проведены рубки, прямо и статистически достоверно связана с антропогенным воздействием (рис. 5, Б).

Полученные данные свидетельствуют, что изменения криогенных процессов взаимосвязаны с развитием лесной растительности на стадии восстановления, а на вырубленных площадях лесной полог играет большую роль в сезонно-мерзлотных характеристиках почвы. Мониторинг климатических параметров и сезонно-мерзлотных характеристик почвогрунтов на территории малого горного бассейна Южного Сихотэ-Алиня при длительных стационарных исследованиях позволил выявить особенности их динамики. В лесных экосистемах в возрасте 10-30 лет создаются благоприятные условия для уменьшения глубины и длительности сезонного промерзания почв.

Для Приморского края характеристики сезонного промерзания очень важны, так как тесно связаны с показателями водоохранных и водорегулирующих функций горных лесов в весенний и раннелетний период. Лесной покров в период восстановления изменяет природные криогенные процессы, которые приводят к ухудшению весенне-раннелетнего стока в зоне формирования вод [1; 4; 10]. Эти изменения усугубляются в связи с наблюдаемой тенденцией потепления в холодный период года. Выявленные экологические закономерности в многолетней динамике необходимо учитывать при анализе влияния изменений лесного покрова горных территорий Южного Сихотэ-Алиня, которые происходят в результате вырубок на больших площадях.

Литература

1. Гарцман, И.Н. Весенний сток рек Приморья / И.Н. Гарцман // Тр. ДВФ СО АН СССР. - 1958. - Т.1. -С. 151-221.

2. Воронков, А.Н. Роль лесов в охране вод / А.Н. Воронков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 286 с.

3. Жильцов, А.С. Влияние леса и лесной промышленности на формирование снежного покрова и его состояние / А.С. Жильцов // Тр. БПИ ДВНЦ АН СССР. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1973. - Т. 12 (115). -С. 119-124.

4. Жильцов, А.С. Водоохранно-защитная роль хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья / А.С. Жильцов // Гидрологическая роль лесных экосистем. - Новосибирск, 1989. - С. 97-102.

5. Жильцов, А.С. Распределение жидких осадков в хвойно-широколиственных лесах и их вырубках в Южном Приморье / А.С. Жильцов, Т.М. Ильина, Н.К. Кожевникова // Экосистемные исследования горных лесов Сихотэ-Алиня. - Владивосток-Хабаровск, 2004. - С. 93-110.

6. Жильцов, А.С. Изменение растительного покрова и сезонного промерзания почв под влиянием промышленных рубок в хвойно-широколиственных лесах / А.С. Жильцов // Динамические процессы в лесах Дальнего Востока. - Владивосток, 1984. - С.91-104.

7. Калюжный, И.Л. О влиянии промерзания почвы на ее плотность / И.Л. Калюжный, С.А. Лавров,

B.И. Штыков // Метеорология и гидрология. - 2001. - №3. - С. 91-103.

8. Качинский, Н.А. Замерзание, размерзание и влажность почвы в зимний период в лесу и на полевых участках / Н.А. Качинский. - М.: Изд-во МГУ, 1927.

9. Клинцов, А.П. Микроклиматическая и гидроклиматическая роль лесов Сахалина / А.П. Клинцов. - Южно-Сахалинск, 1969.

10. Кожевникова, Н.К. Влияние сезонного промерзания почвогрунтов на русловой сток весенне-летнего периода в лесах южного Сихотэ-Алиня: мат-лы Всерос. конф. / Н.К. Кожевникова. - Иркутск, 2005. -

C. 308-311.

11. Молчанов, А.А. Г идрологическая роль леса / А.А. Молчанов. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 468 с.

12. Молчанов, А.А. Лес и климат / А.А. Молчанов. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 278 с.

13. Морозова, Р.М. Влияние возраста и полноты березово-еловых насаждений на влажность и температуру почвы / Р.М. Морозова // Тр. Всесоюз. науч. конф. по лесному почвоведению. - М., 1968.

14. Платонова, ВА Оценка и прогноз современного климатического режима холодного полугодия юга Сибири и Дальнего Востока: автореф. дис. ... канд. геогр. наук / В.А. Платонова. - Владивосток, 2006.

- 20 с.

15. Протопопов, В.В. Средообразующая роль темнохвойного леса / В.В. Протопопов. - Новосибирск, 1975.

- 328 с.

16. Ресурсы поверхностных вод СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - Т.18. - 627 с.

17. Стоценко, А.В. Сезонное промерзание грунтов Дальнего Востока вне области вечной мерзлоты

/ А.В. Стоценко. - М.: Изд-во Ан сСсР, 1952. - 246 с.

18. Таранков, В.Н. Микроклимат лесов Южного Приморья / В.Н. Тараканов. - Новосибирск, 1974. - 223 с.

19. Таранков, В.И. Гидрологический режим хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья / В.И. Та-

ранков. - Л.: Наука, 1970. - 120 с.

---------♦'----------

УДК 630:53; 631.411.2 Д.И. Еремин

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ЛУГОВЫХ ПОЧВ ТОБОЛ-ИШИМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ЗАУРАЛЬСКОГО ПЛАТО

Сезонная динамика окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) указывает на чередующиеся процессы окисления и восстановления, что препятствует образованию сплошного глеевого горизонта. Механическая обработка почвы положительно влияет на ОВ-потенциал верхней части профиля и усиливает процессы восстановления в более глубоких слоях.

Каждый тип почв имеет свои особенности в динамике данного процесса. Изменение уровня грунтовых вод в течение года, усиление плотности верхних горизонтов неминуемо приводит к изменению водновоздушного режима почв, что отражается на окислительно-восстановительных процессах. Наиболее контрастная динамика ОВП отмечается на почвах с близким залеганием грунтовых вод, одной из которых является луговая почва. Площадь данного типа в Тюменской области составляет 200 тысяч гектар [1], из которых 85% находятся под сельскохозяйственными угодьями.

Величина ОВ-потенциала, равная 600-750 тМ, характерна для максимально аэробных условий; 400-600 - для нормально аэрируемых; 300-400 - для условий, где аэрация затруднена; ниже 300 тМ начинаются процессы восстановления [2-3].

Динамика окислительно-восстановительного потенциала луговых почв в течение вегетационного периода изучена недостаточно подробно, что не дает в полной мере определить дальнейшее развитие почвы и дать правильную агропроизводственную характеристику.

Почва - луговая осолоделая тяжелосуглинистая, сформированная на карбонатном луссовидном суглинке (УГВ - 160 см). Исследования проводились на целине и пашне в 4-кратной повторности.

В весенний период (1 мая) ОВ-потенциал в слое 0-60 см варьировал от 486 до 521 тМ (табл.1), что указывает на хорошую аэрацию данного слоя. Через месяц, когда влажность почвы снизилась, значения ОВ-потенциала увеличились до 627-690 тМ. В дальнейшем отмечался спад до 400 тМ. Этот факт можно объяснить усилением активности микрофлоры, что вызвало повышенный расход кислорода из почвенного воздуха. Это подтверждается и тем, что 1 октября биологическая активность была минимальная, а значения ОВ-потенциала на 105-227 тМ больше значений, полученных в августе.

В слое 100-120 см ОВ-потенциал был ниже значений верхнего слоя только в весенне-летний период. С наступлением осени этот показатель увеличился до 661, что на 52 тМ больше слоя 0-20 см, что можно объяснить не только снижением активности микрофлоры, но и более низкой температурой, которая также в значительной степени влияет на интенсивность окислительно-восстановительных процессов.

В непосредственно примыкающем слое к грунтовым водам (140-160 см) значения ОВП варьировали от 380 до 581 тМ, причем минимальное из них пришлось на июль, а максимальное - на 1 октября. Слои, расположенные глубже статистического уровня грунтовых вод, хотя и имели минимальные показатели ОВ-потенциала, но значения <300 тМ были только на глубине 220-240 см и в течение первых двух летних месяцев.

Следует отметить, что на всю глубину профиля луговых почв глеевый процесс отмечался, как сизый налет по граням структурных агрегатов, ходам тонких корней. Сплошной налет не выделялся даже ниже уровня грунтовых вод. Этот факт можно объяснить недостаточным количеством органического вещества в нижней части профиля и, следовательно, низкой биологической активностью, что обуславливает сохранение высокого окислительно-восстановительного потенциала даже в условиях длительного воздействия грунто-