Содержание
Введение
1. Формирование и факторы формированиялесной подстилки и её состава
1.1 Влияние листового опада наформирование подстилки
1.2 Перегной
2. Структура и химический состав леснойподстилки
2.1 Влажность
2.2 Строение и свойства
3. Роль и функции лесной подстилки вэкосистеме
3.1Экологическая роль лесных подстилок в миграции техногенных загрязнителей
3.2 Роль лесной подстилки
Заключение
Используемаялитература
Введение
Напочвенноеобразование, лесная подстилка — это не только продукт леса и его компонентов,но и фактор, влияющий на них и на лес в целом. От мощности лесной подстилки, еесостава, влажности, особенностей разложения и гумификации зависит возобновлениелеса. Она влияет на рост и продуктивность древостоя, а также на др. компонентылесного биогеоценоза: физические, химические и биологические свойства и водныйрежим почвы, предохраняет от эрозии почв. Лесная подстилка обеспечиваетжизнедеятельность некоторых видов почвенной фауны, многочисленныхмикроорганизмов. Лесная подстилка — один из основных источников углекислоты, азотногопитания, важное звено в биологическом круговороте веществ и энергии.
Лесные подстилки,защищая поверхность почв, способствуют поддержанию верхнего слоя почв в рыхломсостоянии, свободному проникновению влаги в глубь почв и препятствуют ееиспарению. В лесных подстилках содержится значительный запас элементов питания,достаточный для жизни насаждений в течение нескольких лет.
Влесных экосистемах почва является главным источником поступления большинстваэлементов в подстилку. Основными этапами круговорота элементов питания всистеме почва-растение служат поглощение растениями, возвращение с наземным икорневым опадом, а также корневые выделения. Вымывание и выветривание минераловвносят свои дополнения в количество элементов, находящихся в биологическом круговороте.Цель работы – сравнительный анализ фракционного и химического составарастительного опада и аккумуляции различных элементов в подстилке в экосистемаххвойношироколиственных лесов.
1.
1. Формирование лесной подстилки
1.1 Роль листового опадаи лесной растительности на формирование подстилки
Природа подстилки, еенакопление, формирование, последующие превращения зависят от количества опада,его состава, времени поступления; климатических, почвенных и биотическихфакторов. Лесная подстилка накапливается постепенно, по мере увеличения опадаона достигает большой мощности. В сформировавшейся лесной подстилке различаютнесколько слоев: верхний — свежий опад, не затронутый процессами разложения игумификации; средний — состоит из полуразложившихся остатков, во влажных исырых сомкнутых лесах он пронизан мицелием грибов; нижний — аморфнаягумифицированная масса, органические вещества темно-серого, бурого или черногоцвета. При активной деятельности роющей фауны нижний слой лесной подстилкиможет быть смешан с минеральными частицами нижележащей почвы. В верхнем слоеидет образование С02, в среднем — накопление азота, в нижнем — остаточныхпродуктов.
Формирование подстилокв лесных биогеоценозах обусловлено рядом факторов и, прежде всего, видовымсоставом древесной растительности и напочвенного покрова, а также условиямиразложения опада. Запас лесной подстилки зависит также и от географическихусловий, видового состава лесообразующих пород, возраста и ярусностинасаждения, сомкнутости лесного полога, развития живого напочвенного покрова.Наибольшие запасы накапливаются в таежной зоне, особенно в северной и среднейподзонах тайги. В заболоченных лесах при пониженном разложении лесной подстилкизапас ее может достигать 100 т/га. Наиболее интенсивно процессы разложенияпроисходят в лесостепных районах, где запасы лесной подстилки не превышают 20т/га. Эти процессы зависят от состава опада.
Хвоя ели, пихты, иногдалистья осины, дуба, а также растения из мохового покрова (особенно сфагнум икукушкин лен) замедляют разложение подстилки и затрудняют образование гумуса.Так, хвоинки ели плотно прилегают друг к другу и образуют плотный слой сзатрудненной аэрацией. В грубой подстилке еловых лесов процессы нитрификацииотсутствуют или протекают крайне медленно. В опаде из хвои сосны остаютсяпромежутки для воздуха, что ускоряет процесс разложения. Разложение хвойнойподстилки (за исключением лиственницы) затрудняется смолистостью хвои, наличиемвоскового налета. Березовые листья, скручивающиеся при опадании, создаютаэробные условия, благоприятствующие разложению опада. Примесь березы вельниках или липы в сосняках усиливает нитрификацию, которой способствуют такжемногие травянистые растения (за исключением злаков). Способствуют разложениюопада листья липы, лещины, березы, букаильмовых, ольхи, граба, ясеня, рябины,дуба, можжевельника и др. Одна и та же порода в разных условиях может оказыватьнеодинаковое влияние, т. к. процесс формирования подстилки и гумуса зависит отвзаимодействия многих факторов. Так, под сомкнутым буковым древостоемобразуется мощный слой т. н. мертвого напочвенного покрова. Бук в такихусловиях затрудняет нитрификацию. Но в разреженном буковом древостое с живымнапочвенным покровом из травянистых растений бук — почвоулучшающая порода,способствующая нитрификации.
Выделяют следующие типылесной подстилки: в ельниках — слабогрубогумусные, грубогумусные, торфяные; всосняках — сухогрубогумусные, сухоторфянистые, торфяные. Каждый тип отличаетсясодержанием общего углерода и азота, а также содержанием их в различныхуглеродных соединениях. Наибольшими запасами общего углерода и азота отличаютсяторфяные (углерод — до 24-36 т/га, азот — до 1,4 т/га), торфянистые и некоторыегрубогумусные лесная подстилка п., формирующиеся из елового и соснового опада вусловиях избытка влаги и затрудненного доступа кислорода.
Однако азот здесьнаходится в малодоступной для растений форме. Регулируя состав лесообразующихпород, подлеска и напочвенного покрова, можно направленно изменять свойства,химический состав лесной подстилки и интенсивность процессов ее минерализации,улучшая плодородие почвы. Сбор лесной подстилки и вывоз ее наносит лесу вред,нарушая естественный круговорот веществ и энергии в лесном биогеоценозе. Лесныепожары, рубки, очистка мест рубок изменяют мощность и качественные особенностилесной подстилки.
Таблица 1. Накоплениеподстилки в килограммах на гектарВ нормальных насаждениях накопляется Подстилка в килограммах на гектар: Бука Ели Сосны в течение 1 года 4107 3537 3706 в течение 3 лет 8160 7591 8987 в течение 6 лет 8469 9390 13729 в старых нетронутых насаждениях 10417 13857 18279
Ежегодно поступающийопад формирует лесную подстилку. Ее запасы зависят от количества опада искорости разложения подстилки. Естественно, чем быстрее разлагается подстилка,тем ее запасы меньше. В подстилке сосредоточено большое количество азота изольных элементов, что можно видеть на примере по Среднему Уралу. Согласноданным Р. П. Исаевой и др. (1990), запасы лесной подстилки в сосняках иельниках различного возраста и в различных почвенно-гидрологических условиях вабсолютно сухом достоянии варьирует от 23 до 63 т/га. Если принять, что азот вэтой массе составляет 2%, то его общее количество достигнет 460...1260 кг/га, азольные элементы из расчета 3% составят 690… 1890 кг/га.
Сравнив годовоепотребление насаждений, например, азота 50 кг/га и 120 кг/га зольных элементов,видно, что запасы их в подстилке перекрывают годовую потребность соответственнов 9..25 и 5...15 раз.
В лесотундре и севернойподзоне тайги, где процессы разложения подстилки замедлены, накапливаютсябольшие ее запасы и достигают мощности до 50 см (Седых, 1990). На юг отсеверной подзоны, по мере увеличения количества тепла, возрастают темпыразложения подстилки и ее запасы в зоне смешанных лесов значительно меньше. Втропиках подстилка вообще не накапливается (Молчанов, 1973). Период полногоразложения лесной подстилки в таежной зоне в различных условиях длится от 3 до8 лет (Молчанов, 1973).
Скорость разложенияподстилки и долю участия в ней опада характеризует подстилочно-опадочныйкоэффициент, т. е. отношение всей подстилки к опаду на момент исследования. Чеммедленнее идет разложение подстилки, тем коэффициент больше. Поскольку втропиках подстилка не накапливается, а присутствует только опад, следовательно,подстилочно-опадочный коэффициент будет равен 1 (отношение опада к самомусебе). В северных широтах, где накапливаются большие запасы подстилки,коэффициент будет наибольший. Л. К. Поздняков для лиственничников Якутииприводит коэффициенты от 4 до 10
Если принятьмаксимальный показатель запаса лесной подстилки для Среднего Урала 63 т/га(Исаева и др., 1990), а количество опада 4 т/га, то подстилочно-опадочныйкоэффициент составит 16. Диапазон коэффициентов от 1 (в тропиках) до 16 можно подразделитьна 3 группы: 1...5 — подстилка разлагается быстро, 6… 11 -подстилкахарактеризуется средней скоростью разложения и 12 и более — подстилкаразлагается медленно.
1.2 Перегной
Между строением лесныхподстилок и характером перегноя лесных почв существует тесная зависимость.Каждому типу лесной подстилки соответствует определенный характер строенияперегнойных горизонтов почвы, отличный по содержанию и качественному составуперегноя. Это послужило основанием для распространения наименований типовлесных подстилок на соответствующие им типы почвенного перегноя.
На основании изучениябуковых, дубовых и еловых лесов Дании П. А. Мюллер установил два главных типаперегноя лесных почв: мягкий перегной, или муль, и грубый перегной, или мор2.Образование этих двух типов перегноя П. Мюллер связывал с характеромрастительности напочвенного покрова и с деятельностью червей, насекомых идругих животных, населяющих почву.
Типичный муль, согласноисследованиям П. Мюллера, образуется в буковых лесах, где сплошной моховойпокров отсутствует и лишь изредка встречаются разрозненные подушки мхов.
Почва покрыта рыхлымнебольшой мощности слоем листьев, мелких сучьев, почечных чешуек, цветочныхсережек и т. д. Граница между этим верхним слоем и лежащим под ним перегнойнымгоризонтом очень резкая. Перегнойный горизонт имеет черную или серовато-буруюокраску, зернистую структуру и очень рыхлое сложение.
2.
2. Структура лесной подстилки
2.1Плотность лесной подстилки
Леснаяподстилка, как утверждает г. Докучаев, очень плотна; она, по его словам, неможет даже пропускать воды; в ней должна оставаться закись железа,следовательно, воздух не имеет доступа к ее нижним слоям; но дело в том, что вподтверждение всего этого приведен только тот факт, что подстилка образует связнуюмассу, так что ее можно поднимать, не разрывая, как войлок.
Наиболееплотна лесная подстилка в лесах молодых, где еще почти не обламываются сучья, аопадает только листва. Но и в этом случае, если даже листья плотно улягутсяодин с другим, возле листовых жилок остаются многочисленные капиллярные ходы,допускающие свободное просачивание воды и прохождение воздуха. В лесах болеестарых, где кроме листьев опадает множество мелких сучьев, скважины в подстилкебывают и крупные, и притом в большом количестве. Вследствие этого леснаяподстилка всегда пронизана множеством воздушных каналов и согнивание еепроисходит при полном доступе воздуха, обмен которого нисколько незатрудняется. Что касается связности подстилки, то она обусловливается вбольшом числе случаев разрастанием грибных нитей между разлагающимися листьями,вследствие чего они иногда сильно скрепляются между собой.
«Внормально сомкнутых лесах, — говорит Эбермайер,— образуется, как известно, изопавших листьев или игл со мхом и сухими ветками более или менее высокий рыхлыйслой, покрывающий поверхность почвы довольно равномерно. Свежие опавшие листьяи иглы осенью лежат рыхло одни на других, но со временем листья постепеннослепляются от сильных и часто повторяющихся дождей или от давления снега и образуюттогда отдельные, плотно связанные друг с другом слои.
Рассматриваялесной почвенный покров несколько внимательнее, то находим в нем, начиная споверхности до глубины, растительные остатки в разных стадиях разложения, исамый нижний слой почвенного покрова состоит обыкновенно из тонкой порошковатойземли, которая образуется от разложения опадающего материала и известна подназванием перегноя. В нижних, отчасти уже разложившихся слоях находятся часторазрастания плесени и нередко многочисленные низшие животные, как личинкинасекомых, дождевые черви и т. д., которые питаются растительными остатками.Этот рыхлый почвенный покров обладает различными замечательными физическимисвойствами: 1) в нем находится большое количество капиллярных пространств, 2) пропитанныйвоздухом подстилочный покров, подобно снегу, есть дурной проводник тепла».
Вследствие того, чтолесная подстилка пронизана обильным количеством воздушных ходов, в ней,конечно, не может образоваться закиси железа в заметных количествах; вследствиеэтого она не вредит, а даже, благоприятствует росту леса, между тем как принепроницаемости ее для воздуха ее пришлось бы непременно убирать, при желаниииметь порядочный прирост лесной массы, потому что без уборки такой плотнойподстилки деревья могли бы расти крайне плохо по отсутствию кислорода,необходимого для дыхания корней.
2.2Лесная подстилка, ее строение и свойства
Влесу опавшая часть растений обычно не успевает разложиться за один год инакапливается на поверхности почвы в виде небольшого слоя листьев, хвои,ветвей, образуя лесную подстилку. Чаще всего лесная подстилка образуется подпологом сомкнутых кронами деревьев. Толщина лесной подстилки различна — от 0,5до 15 см; в хвойных лесах она больше, в лиственных — меньше. Толщина ееувеличивается во влажных местах. Запасы лесной подстилки на поверхности почвыколеблются в пределах от 10 до 100 т/га — в зависимости от состава, возраста игустоты насаждений. Лесная подстилка легко отделяется от минеральной частипочвы. Лесоводы издавна различали два типа лесного гумуса: мулль (мягкий гумус,сладкий гумус) и мор (грубый гумус). В современном представлении мулль — этособственно гумус минеральной части почвы, а мор — лесная подстилка.
Леснуюподстилку можно разделить на три слоя, отличающихся по степени разложенияопада. Верхний слой А0—опад, состоит из свежеопавших бурых листьев или хвои,веточек. Можно легко определить части растений. Средний слой Л о — слоймедленного разложения и ферментатизации вещества, состоит из буровато-серых, взначительной степени сохранивших скелет и измельченных растительных остатков.Определить их принадлежность к тому или иному растению можно лишь по наиболеекрупным частям растений. Часто в этом слое поселяются грибы. Нижний слой Л0(слой гумификации) — черный, черно-бурый, равномерно перемешанный, нередкооструктуренный, состоит из хорошо разложившегося однородного органическоговещества. Тесно связан с минеральной частью почвы.
Вследствиетого, что лесная подстилка гниет при достаточном количестве воздуха, гниение вней не может происходить так, как в болотах, и, стало быть, лесной перегной неможет бить одинаков с болотным перегноем. леснойподстилка почвообразование
2.3 Мощность леснойподстилки
Распределение углеродамежду надземным и подземным ярусами в лесных и травяных экосистемах отличаетсякардинально. В травяных экосистемах около 70-80% биомассы аккумулировано впочве. Подземная фитомасса состоит из живых и мертвых органов растений.Последние находятся на разных стадиях разложения и гумификации. Надземная фитомассавключает зеленую фитомассу, ветошь и подстилку. Подстилка в травяныхэкосистемах представлена тонким слоем, покрывающим почву и, обычно, составляет25-30% всего надземного растительного вещества. Вклад в общую биомассу непревышает 8-10%.
Лесные подстилки играютогромную роль в депонировании элементов питания и их освобождении в процессахбиологического круговорота. Освобожденные из подстилки химические элементы — основной источник питания лесных растений. Одновременно подстилка в лесахслужит главным источником углерода и азота для образования почвенногоорганического вещества.
Наибольшее количествоопада наблюдается в возрасте жердняка, особенно при отсутствии в нем рубокухода (прореживаний). В это время в результате самоизреживания отмирает большоечисло деревьев, которое, добавляясь к опаду, значительно обогащает почвуорганическим веществом.
В лесотундре и севернойподзоне тайги, где процессы разложения подстилки замедлены, накапливаютсябольшие ее запасы и достигают мощности до 50 см (Седых, 1990).
На юг от севернойподзоны, по мере увеличения количества тепла, возрастают темпы разложенияподстилки и ее запасы в зоне смешанных лесов значительно меньше. В тропикахподстилка вообще не накапливается (Молчанов, 1973). Период полного разложениялесной подстилки в таежной зоне в различных условиях длится от 3 до 8 лет(Молчанов, 1973).
Скорость разложенияподстилки и долю участия в ней опада характеризует подстилочно-опадочныйкоэффициент, т. е. отношение всей подстилки к опаду на момент исследования. Чеммедленнее идет разложение подстилки, тем коэффициент больше. Поскольку втропиках подстилка не накапливается, а присутствует только опад, следовательно,подстилочно-опадочный коэффициент будет равен 1 (отношение опада к самомусебе). В северных широтах, где накапливаются большие запасы подстилки,коэффициент будет наибольший. Л. К. Поздняков для лиственничников Якутииприводит коэффициенты от 4 до 10.
Если принятьмаксимальный показатель запаса лесной подстилки для Среднего Урала 63 т/га(Исаева и др., 1990), а количество опада 4 т/га, то подстилочно-опадочныйкоэффициент составит 16. Диапазон коэффициентов от 1 (в тропиках) до 16 можноподразделить на 3 группы: 1...5 — подстилка разлагается быстро, 6… 11-подстилка характеризуется средней скоростью разложения и 12 и более — подстилка разлагается медленно.
Лесная подстилка играетважную роль в обменных процессах лесных экосистем. Поэтому изучение ееформирования имеет большое теоретическое значение.
Микроскопический имеханический анализ показывает, что в верхней части перегнойного горизонтаразличные органические остатки растительного и животного происхождения ещесохраняют ясно заметную структуру, в нижней части горизонта однороднаятемно-серая или буроватая масса перегноя равномерно обволакивает минеральныечастицы почвы. Содержание перегноя 5-10%, постепенно снижающееся с глубиной.Водорастворимых органических веществ Мюллером не было обнаружено, и кислаяреакция почвенного раствора в некоторых почвах с этим типом перегнояобусловлена влиянием углекислоты.
П. Мюллер обращаетвнимание на сильное развитие в рассматриваемом типе перегноя грибного мицелия.Исследованиями Рострупа было обнаружено до 47 видов крупных грибов. В этом жеслое распространены плесневые и слизистые грибы, а также протисты. Все эти организмы,пишет П. Мюллер, оказывают существенное влияние па образование муля, поособенно большая роль принадлежит дождевым червям. Кроме Lumbricusterrestris, встречаются другиевиды этого рода, а также представители рода Allolobophora.По свидетельству П. Мюллера, на почве с описанным типом перегноя бук прекраснорастет и возобновляется.
В дальнейшем О. Тамм идругие исследователи показали, что перегной типа «муль» присущглавным образом серым и коричневым лесным почвам, северным (оподзоленным)черноземам, буроземам Раманна. Значительно реже его можно встретить удерново-подзолистых почв.В напочвенном покрове лесов с грубым перегноемполучают значительное распространение зеленые блестящие мхи: Hypnum,Polytrichum, Dircanum, к которым обычно присоединяется черника, брусника инекоторые другие. Из травянистых растений развиты преимущественно лугсЗвикизвилистый (Deschampsia flexuosa), седмичник (Trientalis europaea).
Микроскопический имеханический анализ показал, что грубый перегной состоит из буковых листьев,цветков и плодов, переплетенных мельчайшими разветвлениями буковых корней,сплетенных в плотную массу очень прочным грибным мицелием.
По определениюРострупа, этот мицелий принадлежит Cladosporium epiphyllum или особому виду,который Роструп предложил назвать Cladosporium humifacilum. Почвы с грубымперегноем отличаются бедностью почвенно-подстилочной фауны, в них лишь изредкапопадаются ракообразные и черви из группы Cordiaceae и Anguillulae.
На почвах с грубымперегноем бук растет значительно хуже, естественного возобновления нет, аискусственное сопряжено с большими трудностями.
В последующих работахнемецких исследователей лесных почв развитые П. Мюллером положения претерпелисущественные изменения. По мнению И.В. Тюрина «смысл этих понятий был подвергнутискажению».
В последующихисследованиях Р. Фальк (1909) связывал образование двух главных типов лесногоперегноя с характером почвенной микрофлоры. Он полагал, что существует два типаразложения растительных остатков в лесных почвах: коррозия и деструкция.Согласно Р. Фальку, при коррозии в равной степени разрушаются клетчатка илигнин, при деструкции клетчатка разрушается почти полностью, а лигнин, слабозатрагивается разрушением и накапливается. Коррозия приводит к более полнойгумификации растительных остатков и образованию перегноя типа муль. Придеструкции разложение менее полное, происходит накопление не вполнеразложившихся растительных остатков, лишенных клетчатки, но относительнообогащенных лигнином. При этом образуется грубый перегной, или мор (дэф — уамериканцев).
Процесс коррозии, поисследованиям Р. Фалька, обусловлен деятельностью гриба Agaricus nebularis,обитающего в подстилке березового леса, а также других грибов, свойственныхлиственным лесам. Эти грибы обладают способностью разрушать не толькоклетчатку, но и лигнин. Типичный гриб, вызывающий деструкцию, — Coniophora.Этот гриб разрушает только клетчатку и гемицеллюлозу, а лигнин не затрагивает.Грибы последнего рода преобладают в почвах чистых хвойных лесов.
В смешанных хвойно-лиственныхлесах в большом количестве встречаются грибы, разрушающие лигнин, что приводитк образованию мягкого перегноя типа муль
В еловых лесах наиболееинтенсивный опад наблюдается ранней весной, а в сосновых — ранней осенью ивесной. В пределах одного типа леса запасы подстилки меняются с возрастом,достигая наивысших показателей в старых лесных сообществах. Наименьшие запасыподстилки отмечаются в более сухих типах леса, однако с повышением влажностипочвогрунтов они увеличиваются; в сфагновых сосняках лесная подстилкапревращается в торф. Наивысшие запасы наблюдаются в северных лесах, в зонетайги по мере же продвижения на юг они уменьшаются.
Лесная подстилка —благоприятная среда для развития грибов и бактерий, производящих ееминерализацию. Как важнейшие компоненты биогеоценозов лесные подстилки вомногом определяют не только генезис лесных почв, но и продуктивность лесныхнасаждений. Лесная подстилка играет доминирующую роль в вопросе о влиянии лесана почву; весь химизм лесных почв, насколько он обусловлен лесом, весьподзолообразовательный процесс коренится, главным образом, в свойствах этойподстилки и условиях ее перегнивания. Положительная ролькак источниканепосредственного питания и как мертвого покрова, защищающего почву отиспарения влаги.
3. Функции и рольподстилки в экосистеме
3.1Экологическая роль лесных подстилок в миграции техногенных загрязнителей
Исследованиямиграции радиоактивных веществ показали, что после их поступления наповерхность лесной подстилки их поведение определяется химической природой ифизико-химическим состоянием радионуклидов в выпадениях, а также строением имощностью самой подстилки.Наиболее тесная зависимость аккумулирующейспособности подстилки наблюдается от ее мощности, причемв интервале до 3.5-4.0см. В интервале4-6 см эта связь ослабевает, а с 6 см — дальнейшее увеличениемощности подстилки (в реальном промежутке времени) не сказывается на ееудерживающей способности по отношению к радионуклидам(Shcheglov et al.,2001).Среди фитоценозов максимальная удерживающая способность подстилкиотмечается в хвойных сообществах, особенно в мертвопокровных сосняках иельниках — зеленомошниках с развитым моховым покровом и подстилкой типа мор илимодер — мор, а также у приствольных повышений. В этих ценозах последнее обусловленонесколькими причинами: 1) Слабой трансформацией опада в составе подстилки инезначительным смешиванием с минеральной массой. Последнее и большая мощностьподстилки приводят к нарушению капиллярных связей ипередвижения влаги и веществв толще почв и, следовательно, способствуют аккумуляции радионуклидов вподстилке. 2)
Аккумулирующейролью микобиоты, которая в хвойных ценозах развита в наибольшей степени посравнению с другими БГЦ. Мицелий грибов является депо по отношению крадионуклидам, в нем может аккумулироваться до 60% общих запасов 137Csв лесныхпочвах(Olsen,1990; Орлов и др., 2001 и др.).
Всвязи с этим рольгрибного комплекса в биогеохимическом цикле 137Cs в леснойэкосистеме значительно превосходит вклад высших растений (Shcheglov etal.,2001).3) Развитием мохового покрова. В БГЦ с хорошо выраженным моховымпокровом лесная подстилка характеризуется более высокой удерживающейспособностью, поскольку мхи являются растениями – накопителями радиоактивныхэлементов, и тем самым они сдерживают их миграцию в ландшафтах.
Влесах, где преобладает лиственный опад, и формируется маломощная неполнопрофильнаяподстилка, ее аккумулирующая роль невелика. Здесь подстилка слабо выраженаипрактически полностью состоит из свежего растительного опада, который довольнобыстро перерабатывается почвенной биотой. В этих ценозах отмечается наиболееинтенсивная миграция радионуклидов в минеральную толщу. Также невеликаудерживающая способность подстилки в лесных гидроморфных ландшафтах, характеризующихсяблизостью качественного состава и сложения подстилки с торфяным горизонтом.
Вместес тем даже у хорошо выраженных полнопрофильных подстилок удерживающаяспособность ее подгоризонтов неодинакова. На начальных этапах после поступлениярадиоактивных веществ на поверхность почвы более 90% их суммарного количествасосредоточивается в верхнем листовом слое подстилки O1 и мало зависит от типаБГЦ.
Впоследующем самоочищение и перераспределение радионуклидов в различных слояхлесной подстилки характеризуются неодинаковой динамикой и интенсивностьюиопределяется различнымиведущими процессами. Для подгоризонта О1 таким процессомявляется поступление на поверхность почвы относительно более чистого растительногоопада, для О2 и О3 — скорость трансформации органического вещества.
Всвязи с этим наибольшая скорость самоочищения с выраженной однонаправленнойдинамикой отмечается в верхнем листовом слое О1.
Периодполуочищения для 137Cs составляет около 2-х лет, вследствие чего в О1 уже к 4-5году после выпадений содержание 137Cs достигает уровня, близкого кквазиравновесному состоянию,- около 1% от его суммарных запасов. Вферментативном и гумифицированных подгоризонтах подстилки динамика запасов137Cs не столь однозначна. Она характеризуется периодами их нарастания доопределенного максимума, затем снижения и стабилизации на соответствующемуровне в зависимости от типа БГЦ, ландшафтно-экологических условий и слояподстилки.
Уничтожениеподстилки при дезактивационных работах или ее сгорании при пожарах приводит крезкому усилению миграционных потоков радиоактивных элементов в почвенномпрофиле. Однако при низовых пожарах, когда воздействию огня подвергается лишьпод горизонт О1, а нижележащие О2 и О3 сохраняют свои сорбирующие функции,значимого перераспределения активности в почве, в том числе и внутри этихслоев, не происходит.
Удерживающаяспособность подстилки остается на уровне 60-70% от суммарной активности. В этихусловиях также не происходит существенного роста содержания подвижных формрадионуклидов в почвах. С увеличением интенсивности пожаров возрастает степеньвыгорания подстилки, и ситуация усугубляется.
Вследствиезначительных потерь массы подстилки вминеральную часть почвы поступает60-80%общих запасов содержащихся в ней радионуклидов. Такая картина ихраспределения при естественном течении миграционных процессов могла бысложиться через 30-50 лет.
Приполном выгорании подстилки заглубление активности в минеральную толщу достигаетпрактически 100%.
Данныетерритории наиболее опасны в радиоэкологическом отношении, поскольку интенсивностьмиграционных процессов в этих условиях максимальна и возрастает вероятностьпоступления в грунтовые воды значимых количеств радионуклидов. При аэральныхвыпадениях на лесные биогеоценозы элементов-загрязнителей другой природы (ТМ)лесная подстилка также аккумулирует их основное количество.
3.2 Функции леснойподстилки
Выделение азота леснойподстилкой. Некоторая часть поглощенного деревьями азота возвращается в почвуиз лесной подстилки. Поддержание плодородия лесных почв частично зависит отвозврата азота и минеральных питательных веществ при разложении подстилки.Листья и ветви, ежегодно пополняющие лесную подстилку, могут приносить донескольких тысяч фунтов органического материала, содержащего приблизительно 1%азотистых веществ.
Лесная подстилка являетсярегулятором теплового режима. С одной стороны, она плохо проводит тепло из-заналичия в ней большого количества воздуха и влаги, а с другой — обладает изначительной теплоемкостью: снижает суточные колебания температуры, содействуетсохранению тепла, уменьшает промерзание почв грунта.
В смешанных и сложныхлесных насаждениях опада накапливается больше, чем в чистых однопородных. Опадхвои разлагается в 2-3 раза медленнее опада листвы. Примесь опада лиственных копаду хвойных пород ускоряет разложение лесной подстилки и способствуетпроцессу гумификации, вследствие чего быстрее и эффективнее повышаетсяплодородие лесных почв.
Исследованиямиустановлено, что лесная подстилка хорошо защищает почву от заиленияводопроводящих скважин, что способствует поглощению талых и дождевых вод ипогашению поверхностного стока.
Подстилка обладаетсвойством удерживать значительное количество влаги, примерно в 1,5-2 разабольше своей массы. Она предохраняет почвогрунты от смыва и размыва путемзамедления скорости движения поверхностных вод и перевода их во внутрипочвенныйсток.
Регулируя составлесообразующих пород, подлеска и напочвенного покрова, можно направленноизменять свойства, химический состав лесной подстилки и интенсивность процессовее минерализации, улучшая плодородие почвы.
Слой почвы, покрытыйподстилкой, защищает почвогрунт от вредного влияния ультрафиолетовых лучей,губительно действующих на микроорганизмы, большая часть которых развивается вверхних почвенных слоях.
Из лесной подстилкипоступает в почву много водорастворимых органических веществ, которые являютсяпитательным материалом для микрофлоры в минеральных слоях почвы, а также длядеревьев и кустарников. Кроме того, из подстилки в почву поступают минеральныепродукты питания — карбонаты, фосфаты, сульфаты, нитраты. При удаленииподстилки вымывание питательных веществ из почвы усиливается, а следовательно,происходит ее обеднение важнейшими элементами питания — азотом, фосфором икалием.
Сбор лесной подстилки ивывоз ее наносит лесу вред, нарушая естественный круговорот веществ и энергии влесном биогеоценозе. Лесные пожары, рубки, очистка мест рубок изменяют мощностьи качественные особенности лесной подстилки.
Заключение
Лесная подстилка играетважную роль в обменных процессах лесных экосистем. Поэтому изучение ееформирования имеет большое теоретическое значение.
В данной работе былорассмотрено образование лесной подстилки, которая формируется под пологом лесаиз продуктов опада надземных ярусов лесного биоценоза.
Природа подстилки, еенакопление, формирование, последующие превращения зависят от количества опада,его состава, времени поступления; климатических, почвенных и биотическихфакторов. Лесная подстилка накапливается постепенно, по мере увеличения опадаона достигает большой мощности. Запас лесной подстилки зависит отгеографических условий, видового состава лесообразующих пород, возраста иярусности насаждения, сомкнутости лесного полога, развития живого напочвенногопокрова. Наибольшие запасы накапливаются в таежной зоне, особенно в северной исредней подзонах тайги.
Лесная подстилка играетзначительную роль в лесном биоценозе, являясь местообитанием полезноймикрофлоры и микрофауны, участвует в гумусообразовании, предохраняет почву отуплотнения, сокращает испарение влаги.
Литература
1. БогатыревЛ.Г. Образование подстилок – один из важнейших процессов в лесных экосистемах// Почвоведение, 1996. № 4. С. 501-511.
2. БогатыревЛ.Г. О классификации лесных подсти-лок // Почвоведение,1990. № 3. С. 118-127.
3. Вишнякова З.В., Корсунов В.М. Биологические процессы в лесных почвахСибири Красноярск, 1980.
4. МелеховИ.С. Лесоведение / И.С. Мелехов. — М.: Изд. МГУЛ, 1999г. 398с.
5. Гаджиев И.М.Эволюция почв южной тайги Западной Сибири. Новосибирск, Наука,1977.
6. География игенезис почв Сибири./Отв. ред. Ковалев Р.В. Новосибирск, 1976.
7. Горбачев В.Н.,Дмитриенко В.К., Попова Э.П. Почвенно-экологические исследования в лесныхбиогеоценозах. Новосибирск, 1982.
8. ГорбачевВ.Н., Попова Э.П. Почвенный покров южной тайги Средней Сибири. Новосибирск,1992.
9. КарпачевскийЛ.О. Лес и лесные почвы. М., Лесная промышленность, 1981.
10. Попова Э.П.Азот в лесных почвах. Новосибирск, 1983.