16 февраля 2016г.
Леса и почвы своим разнообразием отображают определѐнные стадии эволюции растительно-почвенного покрова в естественных условиях и в период активной преобразующей деятельности человека. Результаты хозяйственной деятельности отразились на породном составе древесного яруса, подпологовой растительности, в живом напочвенном покрове и в лабильных морфологических и физико-химических свойствах верхних горизонтов почв. Этапы прошлого развития лесных биогеоценозов запечатлелись в глубоких почвенных слоях, в параметрах их физико-химических свойств. Чтобы «увидеть следы» существования былых лесов и сравнить со сменившими их современными в национальном парке были проведены исследования почв как в коренных, так и в производных типах леса.
Объекты и методика исследований
Национальный парк «Нижняя Кама» согласно физико-географическому районированию [3]находится в Елабужско-Предкамском эрозионно-равнинном районе сосновых лесов, по лесорастительному районированию – в Предкамском районе хвойных и широколиственных лесов зоны смешанных лесов (Елабужское лесничество) и в Закамском районе лесостепной зоны (Челнинское лесничество). Климат территории НП умеренно- континентальный.
Национальный парк находится на разных берегах Нижнекамского водохранилища в разных геоморфологических условиях. Рельеф территории разнообразный: полого-волнистый с обрывистыми берегами, расчленѐнными глубокой овражной сетью. Есть также участки низкой поймы, занятые лугами и котловины карстового происхождения.
Геологическим фундаментом данной территории являются коренные породы пермской системой, местами выходящие на поверхность, но в основном перекрытых чехлом древнеаллювиальных, делювиальных и смешанных отложений. Структурное и минералогическое разнообразие почвообразующих пород в сочетании с неоднородным рельефом обусловили разнообразие условий формирования типов лесных биогеоценозов, где почвам принадлежит особая стабилизирующая функция и роль хранителя информации о процессах протекающих на определѐнных этапах развития лесных фитоценозов.
Лесная растительность разнообразна: сосна обыкновенная, ель европейская, пихта сибирская, лиственница сибирская, дуб черешчатый, вяз, клен, липа, берѐза бородавчатая, ольха черная и серая и другие породы. В напочвенном покрове распространены растения как таѐжных так и дубравных типов леса. Встречаются также и лесостепные виды. Пограничное положение между лесной и лесостепной зоны создаѐт своеобразное сочетание растительного покрова и контрастную почвенную мозаику лесных и лесостепных почв.
Близость рядом расположенных городов - Набережные Челны, Елабуга, Менделеевск - оказывает сильное влияние на состояние лесов и почв национального парка.
Объектами исследования стали почвы хвойных, лиственных и смешанных фитоценозов левобережной и правобережной частей НП «Нижняя Кама». Для этого были заложены почвенные разрезы и прикопки с соответствующими морфологическими описаниями. В почвах был проведѐн гранулометрический и физико- химические анализы (рН, содержание гумуса, обменных оснований, подвижного фосфора, калия, азота) согласно общепринятым в почвоведении методикам[1].
Результаты и обсуждение
Макроморфологический анализ почв показал их литологическую неоднородность. Более легкие породы с поверхности создают благоприятные условия для водно-воздушного режима корнеобитаемой части растений. Встречающиеся полиминеральные пески к тому же богаты элементами минерального питания. Пески и супеси нередко переслаиваются или подстилаются более тяжелыми пермскими остаточно карбонатными суглинками и глинами. Эти отложения улучшают минеральное питание древесных пород. В отсутствие чехла четвертичных отложений на коренных породах сформировался элювий пермских мергелей и известняков с укороченными профилями.
Преобладающие типы почв - бурые лесные на песчано-супесчаных однородных с поверхности почвообразующих породах. Слоистость отложений создает благоприятные условия для задержания и застоя влаги и к проявлению процессов оподзоливания и оглеения. Горизонты явного отбеливания отмечены в дерново- подзолистых почвах на относительно бедных промытых песках. Встречаются в НП и другие почвы: бурые лесные лессивированные супесчаные, коричнево-бурые лесные типичные тяжелосуглинистые, лессивированные среднесуглинистые на элювии пермских пород, а также рендзины (остаточно-карбонатные) на слабо выветрелых пермских породах[2].
Выявленные в лиственных лесах оподзоленные (элювиированные) горизонты большой мощности (до глубины промерзания почв - 80- 90 см) и в верхней части пропитанные гумусом дают возможность предположить, что в прошлом эти почвы были заняты когда-то хвойными лесами, оказывавших продуктами разложения органического вещества подстилки на верхнюю значительную минеральную толщу почв агрессивное отбеливающее действие. Однако гранулометрический состав отмытого и отбеленного прежде горизонта при пропитывании гумусом не изменился.
На произраставшие прежде хвойные леса указывают и данные физико-химических свойств по отдельным горизонтам почв. Самым кислыми по показателям рН оказались иллювиальные горизонты (рН снижено до значений 5,0 - 4,2), а верхние гумусированные горизонты - слабокислые или близки к нейтральным значениям. В пользу этого же предположения свидетельствует и повышенное содержание гидролитической кислотности в иллювиальном горизонте относительно вышележащих почвенных слоев ( в лиственных фитоценозах разница достигает 2,0 – 3,0 мг/100 грамм почв). Такая неоднородность свойств по почвенным слоям могла быть при длительном нахождении на данной территории хвойных лесов, когда кислые продукты разложения и обмена с нисходящей влагой проникали на глубины до 1 м и закреплялись в более тяжелых по гранулометрическому составу иллювиальных горизонтах.
И наоборот, пришедшие на смену лиственные фитоценозы с соответствующим напочвенным травяным покровом стали поставщиками органических остатков более богатых основаниями, нейтрализующих кислые продукты их разложения. Под исследованными произрастающими в настоящее время сосновыми и еловыми фитоценозами показатели гидролитической кислотности и значения рН постепенно снижаются вниз по почвенному профилю, что позволяет заключить о достаточно длительном их произрастании на занимаемых территориях без смены лиственными породами.
Надо все-таки ещѐ отметить, что обсуждаемые выше особенности изменения по профилю почв показателей кислотности может быть только на литологически однородных с поверхности почвах (в пределах 1 – 1,5 метров) и бескарбонатных по минералогическому составу.
Показатели плодородия почв во всех типах лесных фитоценозов имеют определѐнную закономерность. Содержание гумуса в горизонте А1 наименьшее в ельниках (3,2 %) и в сосновых культурах мшистых типов (2,6 – 4,7 %, с глубоким, более 1,5 м, залеганием карбонатных пород). Вниз по профилю в элювиальных горизонтах гумуса меньше (от 0,6 до 1,7%), а с утяжелением гранулометрического состава в иллювиальном горизонте его содержание повышается (от 1,3 до 2,3 %).
Показатели содержания подвижных форм азота, калия и фосфора в почве зависят от поступающего в почву органического вещества фитоценозов и степени их усвоения растениями. Если для азота профильное распределение тесно связано с содержанием гумуса и постепенно вниз снижается, то содержание фосфора и калия имеет бимодальный характер. В гумусовом горизонте содержание фосфора и калия сравнительно выше, вниз по профилю снижается и в более глубоких слоях вновь повышается сильно варьируя в зависимости минералогического и гранулометрического состава подстилающих пород (полиминеральные пески, супеси и элювий пермских пород). Так в гумусовом горизонте содержание фосфора варьирует в пределах 3,0 - 16 мг/100г, калия - 2,5 – 16,0 мг/100г, вниз по профилю содержание фосфора снижается до 0,5 мг/100г, калия до 0,5 мг/100г (если это литологически однородная почвообразующая порода), а в нижней части профиля наблюдается большая вариация по содержанию – фосфора от 2,0 до 25 мг/100г, калия – 3,0 до 22,7 мг/100г. Связи содержания элементов питания с типами лесных фитоценозов не обнаружены, поскольку подвижные фосфор и калий активно усваиваются растениями и происходит их интенсивная иммобилизация микроорганизмами, более того, баланс питательных элементов усложняется постоянным поступлением органического вещества в почву как источников подвижных элементов.
Выводы
На формирование и развитие почв и почвенного покрова национального парка оказали воздействие ряд факторов: это физико-географические условия формирования лесов - пограничное расположение природных зон лесной и лесостепной, умеренно-континентальный климат, геологическая история отложений. В итоге сформировался комплекс типов лесных фитоценозов: таѐжные, смешанные, лесостепные. Факторами существенного преобразования явилась смена лесов на производные лиственные и посадка искусственных насаждений - культур сосны. Придание статуса охраняемой природной территории позволило лесообразущим и почвообразовательным процессам проходить в более естественном режиме.
Из исследованных свойств почв наиболее убедительными для изучения генезиса лесных сообществ оказались физико-химических показатели. Кислые продукты разложения органического вещества лесного опада приобрели определѐнную устойчивость в эдафической среде, закрепившись в почвенном поглощающим комплексе. Таким образом, своеобразным документом или «памятью» существования прежних типов лесной растительности являются иллювиальные горизонты некарбонатных почв. Наши исследования показали, что лиственные фитоценозы являются производными от елово-сосновых лесов. Показатели плодородия - содержание гумуса, азота, фосфора и калия свидетельствуют лишь о состоянии биологического круговорота элементов в существующих в данное время лесных фитоценозах.
Список литературы
1. Аринушкина Е.В. Руководство по агрохимическому анализу почв. М.: Наука, 1975, 656 с.
2. Почвенно-экологические условия формирования лесных экосистем национального парка «Нижняя Кама»: Отчет по научно-исследовательской работе /А.Х.Газизуллин, А.Т.Сабиров, А.М.Гилаев. – Йошкар-Ола, 2000. - 41 с.
3. Физико-географическое районирование Среднего Поволжья /Под ред. А.В.Ступишина. Казань: изд-во КГУ, 1964. – 197 с.
