Продуктивность древостоев основных лесообразующих пород Мари-Турекского плато в зависимости от почвенно-экологических условий Туев Андрей Сергеевич

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса 8

1.1. Изученность лесных фитоценозов Республики Марий Эл 8

1.2. Работы по исследованию продуктивности и фитомассы древостоев 10

1.3. Изученность почв Республики Марий Эл 14

2. Природные условия республики Марий Эл и Мари- турекского плато 19

2.1. Климат 20

2.2. Рельеф 21

2.3. Геологическое строение 24

2.4. Почвообразующие, материнские и подстилающие породы Мари-Турекского плато 25

2.5. Гидрография 28

2.6. Растительность 28

2.7. Состав почвенного покрова и почвы республики Марий Эл 30

2.8. Почвенные микроорганизмы и животные 38

2.9. Хозяйственная деятельность человека 40

3. Объекты, методы и объем исследования 42

3.1. Характеристика объектов исследования 42

3.2. Программа и методика исследования 42

3.3. Объем проведенных исследований 46

4. Характеристика лесных насаждений, продуктивность и фитомасса древостоев 48

4.1. Современное территориальное размещение и состояние лесных фитоценозов Мари-Турекского плато 48

4.2. Лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых лесных фитоценозов 53

4.3. Продуктивность и фитомасса древостоев основных лесообразующих пород Мари-Турекского плато 66

4.3.1. Продуктивность изученных древостоев 66

4.3.2. Фитомасса изученных древостоев 70

5. Лесорастительная оценка почв Мари-турекского плато 74

5.1. Почвы района исследования 74

5.1.1. Коричнево-бурые лесные почвы на пермских красноцветных отложениях 75

5.1.2. Бурые лесные почвы 90

5.1.3. Дерново-подзолистые почвы 98

5.2. Сравнение лесорастительных свойств приведенных типов почв 105

6. Взаимосвязи между свойствами почв, продуктивностью и фитомассой 113

6.1. Взаимосвязи основных свойств почв 113

6.2. Зависимость продуктивности и фитомассы древостоев от основных свойств почв 124

Выводы 131

Рекомендации по оптимизации видового состава древостоев, применительно к почвенным разностям 135

Список литературы 137

Приложения 157

• Работы по исследованию продуктивности и фитомассы древостоев
• Почвообразующие, материнские и подстилающие породы Мари-Турекского плато
• Лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых лесных фитоценозов
• Зависимость продуктивности и фитомассы древостоев от основных свойств почв

Введение к работе

Актуальность темы. Лес является важнейшей составной частью биосферы, а также «легкими» планеты, и нашей задачей является сохранение его биоразнообразия, продуктивности и устойчивости.

На современном этапе развития общества необходимо правильно оценивать и рационально использовать фиторесурсы лесов.

Лесные экосистемы, как аккумулятор усвоения солнечной энергии, являются постоянным и неистощимым источником растительного сырья. Фи- томасса насаждений является биологически активным и деятельным аппаратом в большом и малом круговороте органических и минеральных веществ в лесу, характеризует санитарно-гигиенические и эстетические свойства лесных фитоценозов.

Почвенно-экологические условия наряду с климатом являются важнейшими факторами формирования лесных фитоценозов. Выявление взаимосвязи между почвенно-экологическими условиями, составом и продуктивностью фитоценозов позволит рационально использовать потенциальное плодородие почв.

Лесные ресурсы республики изучались многими авторами, однако, детального изучения лесных фитоценозов, свойств почв и их взаимосвязей с лесоводственно-таксационными показателями не проводилось.

В частности слабо изучены древостой основных лесообразующих пород Мари-Турекского плато (района республики наиболее интересного по разнообразию почв, рельефа и растительности) в зависимости от почвенно- экологических условий и положения в рельефе. Недостаточно раскрыта роль почвы как компонента лесного биогеоценоза. Многие вопросы генезиса, диагностики лесных почв, влияния на них различных лесохозяйственных мероприятий, а также классификационное положение почв остаются открытыми. Их познание позволит правильно прогнозировать характер и продуктивность формирующихся фитоценозов и разработать научно-обоснованный комплекс мероприятий.

Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы заключалась в изучении почвенно-экологических условий лесов Мари-Турекского плато и установлении зависимости состава и продуктивности древостоев от эдафических факторов.

В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило: оценка лесоводственно-таксационных характеристик древостоев основных лесообразующих пород; изучение продуктивности древостоев; изучение почв лесных экосистем; изучение зависимости продуктивности древостоев от почвенно- экологических условий; разработка рекомендаций по оптимизации видового состава древостоев применительно к почвенным разностям;

Научная новизна работы. Дана лесорастительная оценка почв Мари- Турекского плато. Установлены зависимости между составом и продуктивностью древостоев с почвенно-экологическими условиями.

Практическое значение результатов исследований. Результаты исследования почв лесных биогеоценозов и продуктивности их древостоев являются основой для дифференцированного использования земельных ресурсов государственного лесного фонда, для разработки эффективных мероприятий по повышению продуктивности насаждений и плодородия почв, и при воспроизводстве лесных ресурсов. Полученные данные могут быть использованы при картировании, диагностике и бонитировке лесных почв, а также при кадастровой оценке лесных земель. Разработаны рекомендации по оптимизации видового состава, древостоев основных лесообразующих пород

Мари-Турекского плато, в целях повышения их продуктивности и устойчивости, в условиях возрастающего антропогенного пресса.

Личное участие автора. Автором составлена программа работы, выполнены полевые исследования, собран и обработан экспериментальный материал, выполнены лабораторные исследования, сформулированы выводы и предложения.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований обеспечивается достаточным объемом экспериментального материала, оценкой критериев достоверности средних данных и различий, использованием современных программ математической статистики.

Положения, выдвигаемые на защиту:

Оценка продуктивности древостоев основных лесообразующих пород.

Характеристика и оценка лесорастительных свойств почв лесных фи- тоценозов Мари-Турекского плато.

Зависимость продуктивности древостоев от породного состава и поч- венно-экологических условий.

Апробация. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях профессорско- преподавательского состава и аспирантов МарГТУ (1999, 2000, 2001); на III Всероссийском съезде почвоведов России (Суздаль, 2000); на Республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2000); на научно-технических конференциях студентов и аспирантов МарГТУ (2000, 2001).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

Объем диссертации 182 страницы, в том числе 31 таблица, 13 рисунков. Список литературы включает 225 наименования, в том числе 9 на иностранных языках.

За содействие и помощь при выполнении работы автор выражает свою признательность работникам комитета природных ресурсов по Республики Марий Эл и руководителям лесхозов, где проводились исследования.

В процессе выполнения работы автор получал консультации от д.с.-х.н., проф. Котова М.М., д.с.-х.н., проф. Пчелина В.И., д.с.-х.н., проф. Верхунова П.М., д.с.-х.н., проф. Соколова П.А., д.б.н. Сабирова А.Т., а также к.б.н. Ша- рафутдинова Р.Н., к.с.-х.н Захарова К.К., к.с.-х.н Патрикеева Е.И., и к.с.-х.н. Гилаева A.M., за что выражает им искреннюю благодарность.

Автор благодарит коллектив кафедры экологии, почвоведения и природопользования за помощь в выполнение работы и инж. Е.А. Шумаеву за помощь в проведение анализов.

Особую признательность и глубокую благодарность автор приносит своему учителю, научному руководителю д.с.-х.н., проф. Газизуллину А.Х. за руководство, ценные советы и повседневную помощь при выполнении работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Изученность лесных фитоценозов Республики Марий Эл

Первый - начальный период изучения растительности Марий Эл относится к первой половине XIX столетия. В это время выходят печатные сочинения Вирцена (1839) и К.К. Клауса (1851) в которых они описывают растительность Казанской губернии, в которую, в свое время, входила значительная часть Марийской АССР (по М.Д. Данилову, 1956).

Второй период охватывает последнюю четверть XIX столетия и XX век до 1917 г. Решающую роль в развитии исследований растительности сыграла Казанская ботанико-географическая школа.

Первые довольно обширные экскурсии по уездам Казанской и Вятской губернии совершил П.Н. Крылов, который при этом посетил некоторые пункты, находящиеся на современной территории республики. Результаты своих исследований он опубликовал в 1882 и 1885 гг. характеризуя в них флору.

С 1884 года начались экскурсии С.И. Коржинского, исследования которого обогатили сведения о флоре и растительности республики (1892).

В 90-х годах XIX столетия начал свои почвенно-ботанические исследования А.Я. Гордягин (1889), который обследовал Козьмодемьянский и Царе- вококшайский уезды Казанской губернии. Результаты его исследований были опубликованы в 1892-1893 гг. Частичные сведения, относящиеся к флоре и растительности Марий Эл, А.Я. Гордягин приводит и в своей последующей, более поздней работе (1922).

В 1890 году H.A. Буш провел исследования растительности нагорной части Козьмодемьянского уезда. В работе "К флоре Вятской Губернии" (1894) он также приводит результаты своих экскурсий в Сендинскую, Биля- морскую и Илетскую лесные дачи Республики Марий Эл.

Третий период начинается после 1917 г., который характеризуется мощным развертыванием изучения природных богатств республики и подразделяется на две части.

Первая часть охватывает 1917- 1930 годы. В это время организуется ряд экспедиций по изучению лесов, наиболее крупной из них является экспедиция 1926 г. Она была организована с целью изучения горельников в лесах республики и затрагивала в своей работе также геоботанические вопросы.

В 1927 году опубликовал результаты своих лесотипологических исследований М.В. Колпиков. В 1929 году появилась работа М.И. Замараевой "Список сосудистых растений Марийской области". В том же 1929 году С.М. Романов опубликовал результаты своих ботанических исследований в южной части республики. В 1926, 1928 и 1930 годах Л.Н. Васильевой (1930) были совершены экскурсии в западную часть республики. В 1931 году организуется геоботаническая экспедиция Марийского научно-исследовательского института, в которой принимают участие Б.П. Васильков и Л.Н. Васильева.

Указанные исследователи опубликовали ряд ценных работ, посвященных флоре и растительности республики (Васильков, 1933, 1935; Васильева, 1936).

Ряд сведений о типах леса, о почвах и типах лесорастительных условий Сретенского и Краснококшайского лесничеств Марий Эл имеется в работах проф. Л.И. Яшнова (1930).

После перевода в 1932 году из г. Казани в г. Йошкар-Олу Поволжского лесотехнического института его кафедры развернули большую работу по изучению лесов республики.

Сотрудники кафедры ботаники в течение ряда лет изучали растительность гарей и лесосек, занималась изучением биологии дикорастущих плодо- воягодных растений и определением их урожайности (Данилов, 1948, 1951, 1956; Федоров, 1971).

Сотрудники кафедры лесной таксации производили лесоустроительные работы и исследования лесных насаждений во многих лесхозах республики. В процессе этих работ значительное внимание уделялось установлению и изучению типов леса (M.JI. Дворецкий, 1964; M.JI. Дворецкий, А.П. Зорин, 1960, 1965; П.В. Алексеев, 1967, 1982; П.М. Верхунов, 1979, 1981, 1984, 1986; П.М. Верхунов, М.Л. Дворецкий 1979; П.А. Соколов, 1974, 1975, 1978; П.А. Соколов и др. 1993; Э.А. Курбанов, 1992, 1994; Э.А. Курбанов и др. 1992).

Сотрудники кафедры лесоводства и дендрологии провели ряд важных исследований по изучению лесов Марий Эл. Изучались типы леса, процессы лесовозобновления, вопросы выращивания ценных и быстрорастущих древесных и кустарниковых пород (Л.И. Яшнов, 1934; М.В. Колпиков, 1933, 1954, 1962; А.Р. Чистяков, A.C. Докунин, 1957; А.Р. Чистяков, А.К. Денисов, 1959; А.Р. Чистяков, 1961, 1979; А.К. Денисов, 1949, 1966; В.И. Пчелин 1980, 1990; М.М. Котов, 1981, 1982, 1989, 1996; С.А. Денисов, 1999 и др.). Исследования лесных фитоценозов Республики Марий Эл продолжаются.

1.2. Работы по исследованию продуктивности и фитомассы древостоев

В нашей стране исследования органической массы древостоев начали проводиться с 1965 г. согласно Международной биологической программе "Программа по изучению продуктивности наземных сообществ" (Быховский, Банников, 1968).

М.Д. Данилов, занимаясь исследованием органической массы хвои и площади листовых пластинок в зависимости от типа и производительности фитоценоза, предугадал дальнейшее развитие исследований фитомассы древостоев.

В целом, исследованию продуктивности и органической массы лесных фитоценозов посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов, которые изучали их в разное время: В.Н. Сукачев (1934, 1964, 1966, 1972), М.Д. Данилов (1948, 1951, 1956, 1957, 1966), Г.Ф. Морозов (1949, 1970), М.Е. Ткаченко (1952), B.B. Смирнов (1967, 1971), Л.К. Поздняков и др. (1967, 1969), В.В. Голиков (1968, 1987), H.H. Слемнев (1969), В.М. Горбатенко (1971), A.A. Молчанов (1971), P.A. Зиганшин, М.Г. Семечкина (1973), М.Г. Семечкина (1973, 1978), П.А. Соколов (1974, 1975, 1978, 1993), С.Ф. Курнаев (1973), Л.Н. Яновский (1976), E.H. Быков (1977), И.Б. Лосиц- кий, B.C. Чуенков (1980), В.И. Пчелин (1980, 1987, 1990), А.И. Уткин и др. (1981), В.В. Успенский (1982, 1983), В.В. Дьяконов (1984), И.А. Цыкунов и др. (1984), В .А. Усольцев (1985, 1988, 1993, 1997, 1998), A.A. Макаренко (1985), В.А. Бугаев (1986, 1987), В.Ф. Зинченко (1986), A.B. Прокудин (1986), Ф.В. Аглиуллин и др. (1987), Ф.В. Аглиуллин (1991, 1999), Д.Н. Мамонов (1988), H.A. Бабич (1989, 1990), Э.А. Курбанов (1992, 1994), Э.А. Курбанов и др. (1992), П.А. Соколов и др. (1993), Б.М. Пунько (1993), И.С. Мелехов (1999) и другие авторы.

Из зарубежных исследований наиболее известны работы следующих ученых: Kittredge J.I. (1944), Satoo Т. (1962, 1966), Weetman G.F. (1964), Madgwick H.A. (1975, 1976), Brown J.K. (1976), Ek A.R. (1979).

В свое время Т. Satoo выделил три наиболее распространенных метода оценки фитомассы древостоя: метод среднего дерева, метод отношения площадей сечений модельных деревьев и древостоя и регрессионный метод. На сегодня последний метод признается большинством ученых наиболее универсальным и точным. Он заключается в использовании простых эмпирических зависимостей между таксационными показателями и фракциями фитомассы в насаждениях и составлению на их основе таблиц фитомассы.

Еще в работах, начатых в 20-х годах в Швейцарии X. Бургером, было установлено, что из всех таксационных показателей наиболее хорошо скор- релированы масса листвы дерева и диаметр его ствола на высоте 1,3 м. Подобные зависимости в дальнейшем были широко исследованы для различных пород в различных регионах. J. Kittredge (1944) и А.И. Ахромейко (1965) установили, что зависимость между массой листьев и диаметром деревьев наилучшим образом апроксимируется уравнением прямой, если функцию и аргумент выражать в логарифмических координатах. A.A. Онучин, А.Н. Борисов (1984) считают, что тенденция изменения фракций фитомассы насаждений с изменением таксационных показателей хорошо прослеживается при переходе от абсолютных единиц измерения к относительным, когда масса кроны соотносится с общей фитомассой древесного яруса или фитомассой стволовой древесины. Им предложено использование показателя отношения массы отдельных фракций фитомассы к запасу стволов. Этот показатель он предложил назвать переводным коэффициентом. Входными признаками в таблицы послужили возраст, класс бонитета и запас древостоя.

П.А. Соколов (1978) считает, что для изучения динамики органической массы в древостоях целесообразно использовать показатель массы кроны в абсолютно сухом состоянии в тоннах, приходящийся на 1 м² суммы площадей поперечных сечений стволов древостоя. Этот показатель он предложил назвать элементарной массой кроны. Причем, элементарная масса кроны уменьшается с увеличением абсолютной полноты, но возрастает при увеличении средней высоты древостоя.

Фундаментальными исследованиями по биомассе древостоев занимается В.А. Усольцев (1985, 1988, 1993, 1997, 1998). По его мнению, при разработке регрессионной модели для фракций фитомассы сосны следует принять концепцию, согласно которой при различных уровнях солнечной радиации и атмосферных осадков в конкретных районах показатели фракций наземной фитомассы и их соотношения определяются главным образом возрастом и особенностями морфоструктуры древостоев. При этом нет необходимости рассчитывать регрессионные модели отдельно для культур и естественных древостоев, поскольку в статистике они различаются в основном морфологически. Им произведена стыковка таблиц биопродуктивности с таблицами хода роста на основе рекуррентной регрессии системы уравнений. Согласно его исследованиям общая фитомасса в лесных ценозах закономерно возрастает и в естественных сосняках кульминирует в возрасте 110-120 лет. Масса хвои в культурах и естественных сосняках кульминирует одновременно в двадцатилетнем возрасте.

Е. Assman и F. Frans (1965) предложил продуктивность древостоев отражать тремя градациями: максимальный, оптимальный, критический. Под максимальной продуктивностью понимается максимально возможная в данных условиях произрастания сумма площадей сечений на 1 га растущих деревьев; под оптимальной - такая сумма площадей сечений, которая в период наблюдения показывает максимальный текущий прирост запаса; критической называется такая сумма площадей сечений, при которой текущий прирост запаса составляет 95 % максимально возможного в данных условиях местопроизрастания. Для условий западной Европы автор дает следующие при- держки оптимальной полноты: бук 0,6-0,7; ель 0,75-0,80; дуб 0,75; сосна 0,80,9.

В.А. Бугаев и В.В. Онищенко (1987) установили, что в сосновых древо- стоях в низших ступенях толщины (до среднего диаметра) подавляющая часть фитомассы приходится на стволовую древесину, а в более крупных ступенях толщины постепенно сокращается доля стволовой древесины. У этих деревьев увеличивается объем кроны и, соответственно, ветвей и хвои. В целом же масса надземной живой части дерева имеет тенденцию к увеличению по мере повышения диаметра.

Д.Н. Мамонов (1988) определил, что фитомасса крон сосны зависит как от возраста, так и от запаса и полноты насаждения. С увеличением возраста насаждений масса хвойной лапки уменьшается, а масса ветвей возрастает.

В настоящее время накоплен значительной экспериментальной материал по изучению продуктивности и фитомассы древостоев, в том числе и на территории Республике Марий Эл (М.Д. Данилов, 1948, 1951, 1956, 1966; В.И. Пчелин 1980, 1990; П.М. Верхунов, 1979, 1981, 1984, 1986; П.М. Верхунов, М.Л. Дворецкий 1979; П.А. Соколов, 1974, 1975, 1978; П.А. Соколов и др.

1993; М.М. Котов, 1981, 1982, 1989, 1996; Э.А. Курбанов, 1992, 1994; Э.А. Курбанов и др. 1992; С.А. Денисов, 1999). Данные позволяют охарактеризовать в целом продуктивность древостоев и их изменение с изменениями типа леса и типа лесорастительных условий.

Аспирантами кафедры химии во главе с зав. кафедрой Р.И. Винокуровой, проведены исследования по изучению фитомассы и биологического круговорота химических элементов в елово-пихтовых насаждениях Республики Марий Эл (Р.И. Винокурова и др., 1999, 2002; О.В. Андрианова, Р.И. Винокурова, 2000 и др.), в работы которых вошли совместные с нами исследования.

Выводы:

Накопленный материал по изучению продуктивности и фитомассы древостоев основных лесообразующих пород не охватывает лесные фитоценозы Мари-Турекского плато и не выявляет их особенностей, так как на данной территории изучались лишь единичные лесные фитоценозы.

1.3. Изученность почв Республики Марий Эл

Первые исследования почв Республики Марий Эл относятся ко второй половине Х1Х-го столетия. Научные сведения о почвах мы находим в Нижегородских работах проф. В.В. Докучаева (1884-1887) и его учеников, в частности, в труде Ф.Ю. Левинсон-Лессинга "Васильсурский уезд" (1885), поскольку в этот уезд Нижегородской губернии входила небольшая западная полоса современной территории республики. Исследования некоторых районов современной территории республики касаются А.Я. Гордягин и Р.В. Ризположенский в труде "Почвы Казанской губернии" (1892), так как в Казанскую губернию входила большая часть территории республики; затем Р.В. Ризположенский в работе "Описание Уржумского уезда в почвенном отношении" (1903) бегло освещает почвы некоторых северо-восточных районов Марий Эл.

В изучении почвенного покрова Марийской АССР крупным шагом явились исследования почвенной экспедиции бывшего почвенного института Наркомзема РСФСР. Работой экспедиции руководил проф. И.З. Имшенецкий в 1928-1929 гг. (по В.Н. Смирнову, 1968). Однако, работы остались незаконченными и были опубликованы только предварительные статьи об условиях почвообразования и морфологических чертах наиболее распространенных почв отдельных территорий МАССР и соответствующие им карты почв (в масштабе 1:840000) сельскохозяйственных районов и растительности, а также гипсометрическая карта и карта геоморфологических районов Марийской автономной области, составленная Б.Ф. Добрыниным (1933).

В 1933-1934 гг. в Марийской республике была проведена почвенная съемка в масштабах 1:25000 и 1:10000 на территории деятельности Горномарийской, Сернурской, Оршанской и Новоторьяльской МТС. В период 195560 гг. изучение и крупномасштабное картирование почв осуществляется землеустроительной экспедицией республики, а с шестидесятых годов эту работу продолжают отделения Росгипрозема.

С 1966 по 1976 годы проводится крупномасштабное картирование (в масштабе 1:10000) почв сельскохозяйственных угодий республики почвенной экспедицией Чувашского сельскохозяйственного института.

Лесные почвы РМЭ описаны в трудах В.В. Тумана (1911), Н.М. Глухова (1929, 1934). Подробные исследования пойменных лесных почв Марийского Заволжья проведены Г.В. Добровольским (1963). В литературе имеется значительное количество работ, посвященных вопросам лесного почвоведения. Описанию свойств почв и их роли в лесных биогеоценозах посвящены труды A.A. Роде (1955), B.C. Шумакова (1966), Ф.В. Зайдельмана (1991). Выяснением влияния растительных сообществ на почвы занимались С.А. Ковригин (1948), Г.Ф. Морозов (1949, 1970), C.B. Зонн (1954), Н.П. Ремезов (1953, 1965), Б.Д. Зайцев (1964), Н.П. Ремезов, П.С. Погребняк (1965) и др. Зависимость продуктивности насаждений от почвенно-грунтовых условий освещена в работах В.Д. Зеликова (1971), О.Г. Чертова (1976). Вопросы взаимоотношений между почвой и лесом, а также пестроты почвенного покрова в лесных биогеоценозах находят отражение в трудах J1.0. Карпачевского (1977, 1981). Проблемы и задачи лесного почвоведения наиболее полно сформулированы С.В. Зонном (1983).

Глубокие и разносторонние исследования лесных почв выполнены сотрудниками кафедры лесного почвоведения и мелиорации почв Марийского политехнического института. В 1947 году работы по изучению почв республики, в том числе лесных почв, возглавил проф. В.Н. Смирнов. Свои многочисленные исследования В.Н. Смирнов обобщил в 1968 году в монографии "Почвы Марийской АССР, их генезис, эволюция и пути улучшения". Результатом исследований стала составленная им почвенная карта Республики Марий Эл, однако им изучались в основном сельскохозяйственные земли. Им же разработано руководство по почвенной съемке для лесохозяйственных целей (1959) и совместно с A.A. Роде написан учебник "Почвоведение" (1972) для лесных вузов страны.

Также значительный вклад в изучении почв лесных биогеоценозов республики внесли ученики проф. В.Н. Смирнова: Е.И. Иванова (1968), Е.И. Патрикеев (1977), изучавшие почвы различных лесных формаций, их свойства и влияние на продуктивность древостоев.

Создание в 1965 году республиканской лесной почвенно-химической производственной лаборатории, было важным этапом в исследовании почв. Основная деятельность лаборатории была направлена на обследование почв лесных питомников и составление рекомендаций по повышению их плодородия и рациональному использованию. Лабораторию республики возглавлял к.с.-х.н. Н.Д. Васильев.

С переходом на работу в МарПИ к.б.н. А.Х. Газизуллина под его руководством и при его непосредственном участии было в дальнейшем проведено частичное картирование лесных почв республики. В его трудах освещены вопросы свойств и генезиса лесных почв, взаимоотношения почв и древесной растительности, производительности лесных фитоценозов и рационального использования лесных земель региона (1972, 1973). По материалам исследования почв лесов региона им написана и защищена докторская диссертация (1993), в которой рассмотрены вопросы генезиса почв и их связь с лесово- дственно-таксационными показателями. Несколько работ посвящены растительности и почвенно-экологическим условиям формирования фитоценозов (А.Х. Газизуллин, 1990; А.Т. Сабиров, А.Х. Газизуллин, A.M. Гилаев, 1995; А.Х. Газизуллин, А.Т. Сабиров, А.З. Нагимов, 1995; А.Х. Газизуллин, А.Т. Сабиров, A.M. Гилаев, 1998). Экологические условия почвообразования Среднего Поволжья освещены в учебном пособии (А.Х. Газизуллин, А.Т. Сабиров, 1995). Исследования почв освещены в работах А.Х.Газизуллина (1993-1998), А.Т. Сабирова (1990, 1997) и A.M. Гилаева (1996,1997). В 1997 году вышла монография "Буроземообразование и псевдооподзоливание в почвах лесов Среднего Поволжья и Предуралья" (А.Х. Газизуллин, А.Т. Сабиров). В 2000 г. издана монография "Пихта сибирская в лесах Среднего Поволжья" (А.Х. Газизуллин и др., 2000).

По материалам исследований, проведенных под руководством проф. А.Х. Газизуллина, в 1998 г. защищена диссертация Р.Н. Шарафутдиновым, в которой рассматриваются вопросы почвенно-грунтовых условий произрастания и продуктивности сосновых и березовых древостоев -Марийского Низменного Заволжья. В основу диссертации A.M. Гилаева (1998) легли исследования почвенно-экологических условий произрастания пихтовых и елово- пихтовых древостоев на юго-западном пределе ареала пихты сибирской их устойчивости и продуктивности. Вопросы генезиса и свойств почв, темно- хвойных биогеоценозов Среднего Поволжья рассмотрены в докторской диссертации А.Т. Сабирова (2000). В 2001 г. опубликована монография А.Т. Сабирова и А.Х. Газизуллина "Почвенно-экологические условия произрастания еловых и пихтовых фитоценозов Среднего Поволжья".

Выводы:

Материал по изученности свойств почв, классификации и генезиса, а также влияния почвенно-экологических условий на продуктивность лесных фитоценозов накоплен значительный. Но представленный материал лишь частично и бегло охватывает свойства почв лесных биогеоценозов Мари- Турекского плато и то в основном рассмотрены почвы темнохвойных фитоценозов, тогда как нашей задачей является изучение всего разнообразия почвенного покрова с охватом древостоев всех лесообразующих пород Мари- Турекского плато.

2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ И МАРИ-ТУРЕКСКОГО ПЛАТО

Республика Марий Эл расположена в восточной части ВосточноЕвропейской равнины Российской Федерации, в средней части бассейна реки Волга. Северная граница территории достигает 57 30, а южная - 55 51^; северной широты, на востоке граница достигает 50 15⁷ и на западе - 45 40^; восточной долготы от Гринвича.

Наибольшая протяженность Марий Эл с запада на восток равна 285 км, с севера на юг 150 км. Территория разделена рекой Волгой на две неравные части: большую - левобережье и меньшую - правобережье. По природным условиям левобережье входит в лесную зону, а правобережье - в северную лесостепь.

На северо-востоке республики расположен Вятский Увал. Свое начало этот увал берет в пределах Кировской области, проходит в меридиональном направлении через Марий Эл и заканчивается в республике Татарстан.

Восточные склоны увала образуют Мари-Турекское возвышенное плато (объект нашего исследования), с плоскими водоразделами и развитыми долинами (Добрынин, 1933).

В.В. Докучаев основоположник генетического почвоведения, представил почву как функцию от климата, живых организмов, горной породы, рельефа и геологического возраста страны. Также в настоящее время большое влияние на почвообразование, флору и фауну оказывает антропогенный фактор. Для выявления характера формирования специфического почвенного покрова района исследования и протекающих почвенных процессов охарактеризуем факторы почвообразования.

2.1 Климат

Республика Марий Эл лежит на обширной Восточно-Европейской равнине, которая является полосой сложного переплетения путей действия различных воздушных масс, климат республики умеренно-континентальный.

По термическим условиям вегетационного периода и обеспеченности его влагой и другим показателям республику разделяют на пять агроклиматических района: Правобережье, Приветлужье, Юго-восточный, Центральный, Северо-восточный (расположен на территории Мари-Турекского плато).

Среднегодовые температуры воздуха на территории республики убывают с юго-запада (Козьмодемьянск +3.6С), через центр (Йошкар-Ола +2.8С), на северо-восток (Новый-Торьял +2.2С). Падение температуры воздуха также наблюдается в восточном (Нартас +2.5С) и в юго-восточном направлениях (Морки +2.5С). Самым теплым месяцем является июль со средней месячной температурой воздуха +18.3 ....+19.3С, максимальные температуры летом повышаются до +36....+38С. Самый холодный месяц январь со средними месячными температурами -12.2....-14.1С. Абсолютный минимум температуры снижается до -44....-49С. Глубина промерзания почвы доходит до 158 см.

Средняя продолжительность вегетационного периода 168-171 день, сумма положительных температур за активный период варьирует от 1905 до 2039 Этого тепла достаточно для интенсивного протекания почвообразовательного процесса и успешного произрастания разнообразных сельскохозяйственных растений и высокопродуктивных древостоев.

По степени увлажнения район исследования следует отнести к зоне умеренного увлажнения, хотя бывают и засушливые годы. За год на территории республики выпадает от 457-510 мм, а за вегетационный период 293-324 мм. Средняя из наибольших декадных высот снежного покрова составляет 38-47 см, число дней с устойчивым снежным покровом 150-154 дня. Из-за выпадающих осадков может наблюдаться, особенно под пологом леса и на выровненных участках сквозное промачивание почв (весной и осенью), а в понижениях - застаивание воды.

Для характеристики климата, важное значение имеет величина отношения тепла и влаги. Для Марий Эл данное отношение равно 1.0, что указывает на оптимальные условия для максимума продуктивности растений и способствует формированию большого разнообразия почв.

2.2 Рельеф

По форме поверхности Республика Марий Эл разделяется на три основные области, резко выделяющиеся по высоте и степени расчлененности: возвышенная северо-восточная, центральная песчаная низменность и область высокого правобережья Волги (Добрынин, 1933).

На рис. 2.1. изображена карта геоморфологических районов Республики Марий Эл. Мари-Турекское плато на карте, относится к IX району и подразделяется еще на 4 подрайона, отличающихся друг от друга в основном преобладающими элементами рельефа.

Значительной сложностью рельефа отличается возвышенная холмистая равнина. На основных чертах рельефа этой части территории сильно отражается влияние Вятского Увала (Добрынин, 1933).

Увал занимает 46% территории республики. Наибольшие абсолютные отметки достигают 284 м, а минимальные высоты приурочены к долинам рек, составляют 120-150 м. Глубина врезания речной сети составляет 100-150 м, достигая 170 м в районе Шургинского антиклинального поднятия. Значительная глубина врезания речной сети придает равнинной поверхности большую пересеченность (Добрынин, 1933).

Отличительной особенностью увала является куполообразный характер возвышенности, причем широкая вершина увала часто платообразна.

Условные обозначения к рис. 2.1. район. Песчаная равнина левобережья Волги. район. Долина Волги (Пойменная и надпойменная террасы; последняя 15-20 м над рекой). район. Высокое правобережье Волги. район. Оршанско-Кокшайская волнистая равнина. район. Северный, Приляжский. район. Центральный район зоны Марийско-Вятского антиклинального Вала. район. Моркинский. район. Средне-Илетский карстово-озерный. район. Мари-Турекское плато. [Возвышенное с преобладанием плоских водоразделов и широких зрелых долин; сложено главным образом, татарскими песчаниками, песками и (в меньшей степени) мергелями.]

Подрайоны: (1) Довольно расчлененный, со сравнительно глубокими долинами и выходами казанских известняков; (2) преимущественно плоская равнина с широкой заболоченной долиной верхней Илети; (3) Шиныпинская возвышенность; (4) эрозионно-расчлененный, с выходами известняков.

В районе выделяются плакорный, склоновый, надпойменно-террасовый и пойменный типы местности. Плакорность увала составляет 58.7% (Васильева, 1979).

По степени и характеру расчленения область возвышенности Вятского Увала разделяется на три части: Центральная часть увала, Южная часть увала и Мари-Турекское плато. Мари-Турекское плато занимает восточную часть области увала. В рельефе преобладают плоские водораздельные плакоры с уклоном поверхности 0.5-1, плавно переходящие в пологие, с уклоном 22.5, длинные склоны. Плакорность составляет здесь 65.7%. Глубина расчленения территории невелика и составляет 25-50 м, и к реке Уржумке увеличивается до 75-100 м. Густота овражно-балочной сети пестрая, составляет 100600 м/км , возрастает на западе плато до 1300 м/км (Васильева, 1979).

Из форм линейной эрозии распространены молодые балки, 3-4 м глубиной. Древние балки ограничены и встречаются в основном на западе плато.

Длинные склоны водораздельных равнин и рыхлые почвообразующие породы, даже при небольшой величине местного базиса эрозии, способствуют развитию активного плоскостного смыва, о чем свидетельствуют мощные делювиальные плащи, покрывающие склоны балок.

Линейная эрозия по сравнению с южной частью Вятского Увала проявляется более спокойно.

Сложные сочетания тектоники с неоднородным литологическим составом пород служит предпосылкой для развития эрозионно-денудационных и суффозионно-карстовых процессов.

2.3 Геологическое строение

В тектоническом отношении территория Марий Эл расположена на восточной окраине Русской платформы, в пределах Волго-Уральской антеклизы.

Коренными породами, слагающими территорию республики являются: пермские отложения палеозоя, представленные казанским и татарским ярусами. Одной из главнейших особенностей пермских пород является обычно высокая их карбонатность и неодинаковое отношение к процессам выветривания и размыва. К осевой зоне Вятского Увала приурочены выходы пород казанского яруса. Казанская толща делится на два горизонта: нижний - спи- риферовый представлен преимущественно серыми глинами, мергелями, песчаными известняками; верхний конхиферовый, представлен доломитами, доломитовыми известняками, мергелями, гипсом.

По отношению к процессам размыва породы казанского яруса отличаются большей стойкостью, прочностью и водопроницаемостью, чем пласты татарского яруса. Поэтому казанский ярус создает более расчлененный рельеф, часто с крутыми скалистыми склонами. Характерны также карстовые образования, связанные с подземным растворением известняков и прослоев гипса.

Татарский ярус перекрывает казанский. Породы этого яруса распространены весьма широко, особенно в области увала, а также на территории плато. Татарский ярус состоит из пестроцветных мергелей и песчаников, изредка в них встречаются прослои известняков и гипса, главным образом, в нижних слоях толщи. Химический состав пород татарского яруса существенно отличается от химического состава отложений казанского яруса более высоким содержанием нерастворимого остатка и полуторных оксидов.

Татарский ярус состоит из довольно мягких, рыхлых и частично малостойких по отношению к выветриванию и размыву отложений. При слабой водопроницаемости пород и густой гидрологической сети татарская толща создает преимущественно мягкие, пологие склоны и более спокойные формы рельефа, чем это наблюдается при выходе на поверхность или неглубоком залегании от нее пород казанского яруса.

Четвертичные отложения в Марий Эл имеют в основном флювиогляци- альный, озерно-гляциальный, делювиальный и элювиальный характер и представлены песками, супесями, суглинками и глинами. Они прикрывают почти сплошным плащом различной мощности коренные породы, но с выпуклых элементов рельефа эти наносы нередко смыты и на поверхность выходят коренные породы.

Современные отложения развиты преимущественно на пойменных террасах рек и представлены песками, супесями и суглинками.

2.4 Почвообразующие материнские и подстилающие породы

Мари-Турекского плато

Материнскими и подстилающими породами Марий Эл и района исследования по Б.Ф. Добрынину (1933) являются:

1. Коренные малоизмененные породы и их элювий: а) Известняки и мергели. В районе исследования данные отложения в качестве материнских пород имеют ограниченное распространение, чаще выступают в роли подстилающих пород. На этих породах развиваются рендзи- ны или дерново-карбонатные почвы, а при глубоком и достаточно мощном элювии известняков и мергелей коричнево-бурые лесные почвы. б) Элювиальные пермские глины и суглинки. Образуются в результате выветривания пермских глинисто-мерегелистых пород . Окраска их коричнево-красная, красно-бурая, иногда изменяется до зеленовато-коричневой. На рассматриваемой территории распространены широко. Мощность их часто не превышает 2 м. На Мари-Турекском плато часто встречаются бескарбонатные глины и суглинки. На элювиальных глинах и суглинках развиваются коричнево-бурые лесные, коричнево-бурые лесные лессивированые (опод- золенные) и псевдоподзолистые почвы (Газизуллин, 1994, 1995; Газизуллин, Сабиров, 1996, 1997). в) Пермские пески и супеси. Они встречаются преимущественно в северо-восточной и восточной частях республики. Характеризуются бурым, желтовато- или зеленовато-бурым, чаще коричневато-бурым цветом с золотистыми чешуйками слюды. Выходы на поверхность, служат почвообразующей породой для бурых лесных и коричнево-бурых лесных супесчаных и песчаных почв. Чаще встречаются в качестве подстилающих пород.

2. Четвертичные отложения: а) Структурные покровные глины и суглинки. Широко распространены в качестве материнских пород, а на Мари-Турекском плато мы их наблюдаем на платоообразных частях и слабо пологих склонах. Эти породы характеризуются большой плотностью, желто-бурым цветом, обычно бескарбонат- ностью, со слабокислой или нейтральной реакцией и способностью распадаться на ореховато-призматические отдельности. По сравнению с пермскими глинами и суглинками содержат меньше полуторных оксидов и щелочноземельных оснований, но больше кремнезема. Структурные покровные глины и суглинки представляют, по нашим представлениям, делювиальные и озерно-гляциальные отложения размыва пермских пород и служат почвообразующей породой почв буроземного, реже подзолистого типов. б) Пылеватые покровные суглинки. Отличаются от выше упомянутых покровных глин и суглинков более светлой окраской, рыхлостью и пористостью, более легким гранулометрическим составом. Они занимают те же элементы рельефа, что и покровные структурные глины и суглинки и как бы замещают их в районах своего распространения. На них, в условиях республики, формируются чаще оподзоленные и подзолистые почвы. в) Лессовидные суглинки и глины. Характеризуются палево-желтой и буровато-желтой окраской, пористостью, рыхлостью, иногда карбонатно- стью. В гранулометрическом составе преобладают лессовидные пылеватые частицы (0.05-0.01 мм), достигая 40-50%, содержание же физической глины колеблется от 32 до 43%. Являются характерными отложениями пологих склонов, встречаются и на плато водоразделов. На лессовидных суглинках республики развиваются серые лесные, подзолистые и болотные почвы. г) Флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески и супеси. Это отложения талых ледниковых вод, которые широко распространены в центральной низменности Марий Эл, а на территории плато встречаются лишь по долинам рек Илети и Шоры. Имеют окраску от светло-желтого до коричнево-серого, часто чередуются прослоями супесей и суглинков. В гранулометрическом составе превалируют фракции мелкого, а иногда и среднего песка. В валовом составе доля кремнезема достигает 94-96%, а иногда и 98%. Они служат почвообразующей породой для подзолистых и заболоченных почв (Смирнов, 1968).

3. Современные наносы:

Представлены аллювиальными и делювиальными отложениями речных долин и оврагов. Характеризуются от темно-серой до светло-желтой окраской, разнообразным гранулометрическим составом, близкой к нейтральной реакцией (иногда вскипают от соляной кислоты). Нередко эти наносы слоисты. Описанные осадки служат почвообразующими породами для дерновых, подзолистых и заболоченных почв речных долин и оврагов.

2.5 Гидрография

Республика Марий Эл покрыта равномерной гутой сетью рек. Реки относятся к системам больших рек: Волги и Вятки. Бассейну реки Волга принадлежит 84% территории республики, бассейну Вятки 16%. Густота речной сети варьирует от 0.1 до 1.0 км/км . Реки северной части Вятского Увала, а также северо-восточного района Мари-Турекского плато впадают в Вятку. На территории Мари-Турекского плато бассейну р. Волги принадлежит р. Илеть с ее притоками, а р. Вятке р. Уржумка и ее притоки. Питание рек смешанное, с преобладанием снегового над дождевым. В реках преобладают воды гидрокарбонатного-сульфатно-кальциевого и гидрокарбонатно-хлоридно- кальциевого типа; минерализация средняя. Вследствие большей быстроты рек Вятской системы они вызывают преимущественно глубинную эрозию. Рекам Волжской системы, обладающим более медленным течением, размыв менее выражен. Эти реки отличаются и характером аллювия: у первых он грубее, чем у вторых (Васильева, 1979).

Под влиянием жестких грунтовых вод, когда они капиллярно поднимаются в верхние горизонты почв и вызывают накопление гумуса, образуются темноцветные почвы грунтового увлажнения.

2.6 Растительность

Согласно карте растительности Европейской части СССР (Алехин, 1927) территория Марий Эл севернее линии Йошкар-Ола - Морки входит в зону южных хвойных лесов с примесью сибирских пород и присутствием широколиственных пород и широкотравья. Южнее расположена зона смешанных хвойно-широколиственных лесов.

По лесорастительному районированию СССР (Курнаев, 1973) Республика Марий Эл относится к зоне смешанных лесов, северной подзоны с преобладанием хвойных пород.

На территории республики А.Р. Чистяков и А.К. Денисов (1959) выделяют шесть лесорастительных районов: 1. Район сосновых лесов Заволжской песчаной низменной равнины; 2. Район лиственных лесов Оршано- Кокшагской волнистой равнины; 3. Район хвойно-широколиственных лесов южной части Вятского Увала; 4. Район елово-пихтовых лесов возвышенной части Вятского Увала; 5. Район лиственных лесов речных пойм; 6. Район широколиственных лесов волжского нагорного правобережья.

Мари-Турекское плато входит в 4 район елово-пихтовых лесов возвышенной части Вятского Увала.

Лесистость Марий Эл составляла на 1.01.98. 55.6%, а покрытая лесом площадь занимала на 1.01.2001. 1105.6 тыс. га (материалы учета ЛФ РМЭ).

На территории Мари-Турекского плато произрастают следующие основные лесообразующие породы: ель обыкновенная (Picea abies), ель сибирская (Picea obovata), пихта сибирская (Abies sibirica), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), береза повислая (Betula pendula) и пушистая (Betula pubescens), тополь дрожащий - осина (Populus trmula), липа мелколистная (Tilia cordata). В примеси в смешанных лесах встречаются дуб черешчатый (Quer- cus robur), клен остролистный (Acer platanoides), вяз гладкий (Ulmus laevis), вяз шершавый (Ulmus scabra) и др.

В подлеске характерны можжевельник обыкновенный (Juniperus communis), лещина обыкновенная (Corylus avellana), рябина обыкновенная (Sor- bus aucuparia), черемуха обыкновенная (Padus racemosa), ракитник русский (Cytisus ruthenicus), бересклет бородавчатый (Evnymus verrucosa), жимолость обыкновенная (Lonicera xylosetum), малина обыкновенная(ЯиЬи8 idaeus) и др.

В живом напочвенном покрове развиты сныть обыкновенная (Aergopo- dium podagraria), пролесник многолетний (Mercurialis perennis), крапива двудомная (Urtica dioica), кислица обыкновенная (Oxalis acetosella), папоротники (Polypodifita), черника обыкновенная (Vaccinium myrtillus), брусника (Vac- cinium vitis-idaea), зеленые мхи (Bryales) и др.

На территории Мари-Турекского плато доля хвойных пород доходит до 50% от покрытой лесом площади, в том числе сосна занимает 20 %, ель и пихта 30 %, береза 30 %, а осина 7 % (Материалы учета ЛФ РМЭ).

В целом леса республики характеризуются относительно высокой продуктивностью. Наиболее высока продуктивность хвойных насаждений, а так же березовых и осиновых. Средний класс бонитета древостоев по республике равняется 2,0.

Из описания растительности важно подчеркнуть основные моменты, определяющие направление почвообразования: формирование почв в районе исследования в большинстве случаев шло при участии лесной растительности. На образование лесных почв большое влияние оказала также травянистая растительность, особенно в последнее время в связи с вырубкой лесов и изреживанием его на больших площадях.

2.7. Состав почвенного покрова и почвы Республики Марий Эл

Почвенный покров республики слагается из большого числа типов почв. Наиболее распространенными являются почвы подзолистого и подзолисто- болотного типа, дерново-подзолистые, меньшие площади занимают серые лесные, коричнево-бурые лесные и бурые лесные почвы различного гранулометрического состава. Изредка под густыми хвойными лесами встречаются также подзолы и типично-подзолистые суглинистые, супесчаные и песчаные почвы (Смирнов, 1968; Газизуллин, 1993 и др.).

Кроме этих почв существенным элементом почвенного покрова являются различные виды болотных почв: лугово-болотные, иловато-глеевые, тор- фяно-иловато-глеевые, торфяно-глеевые и торфяные - верховых, переходных и низинных болот.

В местах выхода к дневной поверхности элювия известняков и мергелей, встречаются рендзины (дерново-карбонатные почвы).

Наиболее полно и детально изучал почвы республики Марий Эл проф. В.Н. Смирнов (1955, 1959, 1965, 1968).

В своей монографии В.Н. Смирнов (1968) приводит следующий систематический список почв Марийской АССР:

Подзолистые почвы (различной степени оподзоленности): 1) типично подзолистые; 2) дерново-подзолистые: слабодерновые (дерново- подзолистые слабогумусированные), среднедерновые (дерново-подзолистые серые); 3) дерново-подзолистые лесостепи (серые сильнооподзоленные широколиственных лесов); 4) болотно-подзолистые.

Серые лесные почвы (серые лесостепные почвы): 1) светло-серые лесные; 2) серые лесные; 3) темно-серые лесные.

Перегнойно-карбонатные (дерново-карбонатные): 1) насыщенные; 2) выщелоченные; 3) оподзоленные.

Дерновые почвы: 1) дерново-луговые; 2) дерново-заболоченные.

Болотные почвы: 1) низинных болот; 2) переходных болот; 3) верховых болот.

На рис. 2.2. приведена схематическая почвенная карта Мари-Турекского плато, а в табл. приведено распределение площади республики по видам почв (Смирнов, 1968).

В целом на левобережье республики преобладают дерново-слабо и сред- неподзолистые почвы, подчиненное же значение имеют почвы более сильной оподзоленности (табл. 2.1.).

Рис. 2.2. Схематическая почвенная карта Мари-Турекского плато, составленная В.Н. Смирновым на основе исследований И.З. Имшенецкого, Б.П. Серебрякова, В.Н. Смирнова и др.

Условные обозначения на следующей странице

Условные обозначения к рис. 2.2. дерново-подзолистые широколиственных лесов (с пятнами серых и светлосерых лесостепных) легко суглинистые на лессовидных суглинках; дерново-слабо и средне-подзолистые (с пятнами серых подзолистых грунтового увлажнения) суглинистые на покровных (структурных) суглинках и глинах; дерново-слабо и средне-подзолистые легкосуглинистые на покровных пылеватых суглинках; дерново-слабо и средне-подзолистые легкосуглинистые на лессовидных суглинках; дерново-среднеподзолистые, суглинистые на маломощных структурных суглинках, подстилаемых пермскими мергелями и известняками (75-125 см); дерново-среднеподзолистые супесчаные и песчаные на слоистых древнеаллювиальных песках; дерново-среднеподзолистые супесчаные и песчаные на древнеаллювиальных цементированных песках; дерново-слабо и среднеподзолистые супесчаные и песчаные на древнеаллювиальных песках подстилаемых пермскими красноцветными карбонатными глинами и суглинками; дерново-слабо и среднеподзолистые супесчаные и песчаные на древнеаллювиальных песках подстилаемых пермскими красноцветными бескарбонатными глинами и суглинками; дерново-слабо и среднеподзолистые песчаные на рыхлых древнеаллювиальных песках; торфянисто-подзолисто-глеевые на рыхлых древнеаллювиальных песках; дерново-слабо и среднеподзолистые, супесчаные на бурых супесях с галькой; дерново-слабо и среднеподзолистые, супесчаные и песчаные на пермских коричневых песках; дерново-слабо и среднеподзолистые и дерново-слабоподзолистые серые суглинистые на пермских карбо натных суглинках; дерново-слабо и среднеподзолистые, суглинистые на пермских бескарбонатных суглинках; дерново-слабо и среднеподзолистые и дерново-слабоподзолистые серые суглинистые на пермских крас- ноцветных глинах, подстилаемых пермскими мергелями и известняками; дерново-слабо и средне-подзолистые, суглинистые и легкосуглинистые на пермских красноцветных бескарбонатных глинах и суглинках, подстилаемых пермскими коричневыми песками;

Распределение площади Республики Марий Эл по видам почв, % (поВ.Н. Смирнову, 1968) торфяно-глеевые.

Таблица 2.1. *- с пятнами дерново-подзолистых среднегумусированных (дерново-подзолистые серые почвы) почв в осевой зоне Вятского Увала. ^х - остальные типы почв встречаются лишь небольшими пятнами.

Примерно 52 % площади республики - левобережье, примыкающее к Волге, покрыто песчаными и супесчаными почвами и 34 % (преимущественно северная, северо-восточная и восточная части РМЭ) - суглинистыми почвами на коренных (пермских) и покровных структурных, пылеватых и лессовидных породах (Смирнов, 1968).

По данным Б.Ф. Добрынина (1933) в осевой зоне Вятского Увала и на его отрогах материнскими и подстилающими породами в основном являются карбонатные пермские глины и суглинки (известняки и мергели), а также их элювий. Вследствие высокой карбонатности происходит нейтрализация кислот, возникающих при разложении органических остатков, и процесс опод- золивания, характерный для данной зоны, сменяется процессом аккумуляции. Поэтому сформировавшиеся на этих породах почвы являются своеобразными, отличаются от почв подзолистого типа.

В описании почв южно-лесных областей (Почвы СССР (справочник- определитель), 1979) в типе подзолистых почв приводится описание типа дерновых (перегнойных) литогенных почв. Они формируются среди почв подзолистого типа на хорошо дренируемых участках, под хвойными и лиственно-хвойными лесами с кустарничково-травяным покровом на элювии коренных пород, состав и свойства которых препятствуют проявлению процесса подзолообразования. Это неоподзоленные почвы, сформированы на породах, богатых силикатными формами кальция и магния, последние при выветривании освобождаются и нейтрализуют кислотность почв. В процессе развития почвы по мере уменьшения невыветрелой массы породы степень влияния последней на ход почвообразования ослабляется и в почвах начинает проявляться подзолистый процесс. Морфологически это выражается в появлении белесой присыпки в нижней части гумусового горизонта и непосредственно под ним.

Самобытность и своеобразие почв, сформировавшихся на красноцветных пермских глинах и мергелях, подчеркивал еще С.И. Коржинский (1887). Он рассматривал почвообразующие породы как важный экологический фактор, определяющий многие свойства почв, а также формационный состав растительности. Все почвы, сформировавшиеся на элювии мергелей и красноцвет- ных мергелистых глин, по его мнению, характеризуются красноватым оттенком и очень высокой связностью, они хорошо принимают удобрение и долго держат его, вследствие чего характеризуются высоким плодородием.

А.Я. Гордягин (1889) при исследовании почв Мамадышского уезда Казанской губернии особо выделял почвы, сформировавшиеся на пермских отложениях, которые имели темно-бурый, иногда почти черный гумусовый горизонт, ореховато-зернистой структуры, ниже которого залегает бурый или шоколадного цвета переходный горизонт. Эти почвы не имели признаков и свойств, характерных для подзолообразования. На элювии пермских песчаников он впервые выделил неоподзоленные, бурые почвы.

Впервые в почвенную номенклатуру термин «бурые почвы» ввел Р.В. Ризположенский (1892), к которым относил почвы, сформировавшиеся на красноцветных пермских глинах и мергелях под широколиственными лесами Казанской губернии.

И.В. Тюрин (1930) почвы, сформировавшиеся на пермских мергелях и глинах, не имеющих признаков оподзоливания, относил к восточноевропейским лесным буроземам, которые, по его представлению, являлись аналогами среднеевропейских лесных буроземов Раманна, однако такой подход И.В. Тюрина не получил последующего развития и почвы на красно- цветных пермских отложениях почвоведы Среднего Поволжья и Предуралья -относили к коричневым, коричнево-серым, дерновым, дерново- карбонатным и даже к выщелоченым черноземам (Неганов, 1938; Богомолов, 1954; Винокуров и др., 1962; Колоскова, 1968; Шакиров и Арсланов, 1982 и

ДР-)-

Ю.А. Ливеровский (1939) при описании почв Волжско-Камской лесной области почвы высоких дренированных плато, сформировавшиеся на элювии коренных пермских отложений (красноцветных глин, мергелей, известняков) относит их к черноземному типу. Он подчеркивает, что разные авторы называют эти почвы либо дерновыми темноцветными, либо перегнойно- карбонатными. Отмечает, что распространены эти почвы в области орешниковых раменей, отчасти и липовых раменей (в Марийской и Удмуртской АССР и Кировской области - особенно в районах Яранском, Уржумском, Малмыжском, Ижевском и др.). Морфология темноцветных почв полосы раменей, писал он, позволяет сближать эти почвы с выщелоченными и оподзо- ленными черноземами. К аналогичным выводам приходит и Н.П. Карпинский, подчеркивает автор, по мнению которого темноцветные дерновые, пе- регнойно-карбонатные почвы Удмурской АССР являются аналогами чернозема, «так как чернозем по существу является дерновой почвой в условиях лугово-степной и лесостепной зоны».

Сохранить за описываемыми почвами название перегнойно- карбонатных было бы неправильно, пишет автор, так как карбонаты в этих почвах лежат на значительной глубине. В то же время неправилен и термин дерновые почвы, как слишком общий. Выщелоченные, оподзоленные черноземы сформировались в основном под травянистыми и орешниковыми раменями. Благодаря высокому природному плодородию они в настоящее время почти нацело распаханы.

Ю.А. Ливеровский приводит морфологическое описание профиля «выщелоченного, оподзоленного чернозема» из восточной части Удмурской АССР из работы Н.П. Карпинского. Профиль почвы состоит из следующих генетических горизонтов: Апах (15 см) - А1 (24 см) - АВ (30 см) - В1 (60 см) - С (глубже 60 см). Гумусовый горизонт - серовато-коричневый, ореховато- зернистый, горизонт В - бурый, ореховатый. Вскипание в этих почвах обычно наблюдается с глубины 50-80 см, иногда глубже. Карпинский указывает, что благодаря красноту цвету пермских пород, на которых формируются эти почвы, верхние гумусовые горизонты их получают красноватый оттенок и имеют красно-бурую или коричневую окраску. Из приведенного морфологического описания профиля рассматриваемой почвы видно отсутствие признаков оподзолености. Данные физико-химических анализов показывали высокое содержание гумуса в горизонте А1 (5-8 %), сумма обменных оснований 40-65 мг.-экв. на 100 г. почвы, высокую насыщенность основаниями. По своему природному плодородию - это лучшие почвы описываемой территории, делает заключение Ю.А.Ливеровский.

Почвы сформировавшиеся на элювии пермских пород, имеют значительное распространение и в Пермской области. Учитывая их своеобразие Н.Я. Коротаев (1962) и Л.А.Протасова (1959,1982) выделили их в самостоятельный тип коричнево-бурых почв. Однако в существующей почвенной классификации почвы, сформировавшиеся на элювии пермских пород, отнесены к типу серых лесных и подзолистых почв и выделяются лишь как лито- генные на уровне рода.

Проф. А.Х. Газизуллин в течение длительного времени, изучавший почвы лесов Среднего Поволжья, также пришел к выводу, что почвы Среднего Поволжья и Предуралья, сформировавшиеся на элювии пермских отложений, по своему генезису и плодородию резко отличаются как от серых лесных, так и от подзолистых. Они стоят ближе к рендзинам и черноземам.

Он считает, что в этих почвах преобладают процессы буроземообразо- вания, вследствие чего, считает целесообразным выделить их в самостоятельный тип коричнево-бурых лесных почв (1993, 1995). Такого же мнения придерживается и проф. А.Т. Сабиров (1997, 2001).

Наши исследования почв Вятского Увала показывают, что на данной территории формируются почвы буроземного типа (коричне-бурые лесные, бурые лесные), с признаками лессиважа и псевдооподзоливания на отрогах увала.

Определить особенности морфологических признаков и генезиса почв сельскохозяйственных угодий довольно сложно, потому что, во-первых гумусовый горизонт, под лесной растительностью, хотя и характеризуется высоким содержание гумуса, но он малой мощности и при перепахивании происходит снижение содержания гумуса в пахотном горизонте. Во-вторых, очень часто в лессивированных и псевдоподзолистых почвах имеется белесая присыпка, которая при перепахивании осветляет пахотный горизонт. В- третьих, так как эти почвы в пределах республики являются наиболее плодородными их уже очень давно освоили под сельхозугодья, что привело к резкому ухудшению водно-физических свойств, произошло разрушение структурных агрегатов и уменьшение содержания гумуса. В-четвертых, так как тип местности в основном плакорный (см. раздел 2.2), то сплошное распахивание плакоров (лесистость районов осевой зоны увала и на его отрогах низкая, см. раздел 3.1.1.) привело к резкому увеличению линейной и плоскостной эрозии, произошел смыв плодородного тонкодисперсного материала в пониженные элементы рельефа, все это привело к значительной их деградации.

Все выше приведенные данные говорят о своеобразности почв в зоне Вятского Увала и на его отрогах и что они не относятся к типу дерново- подзолистых почв. Проф. В.Н. Смирнов отнес почвы Мари-Турекского плато к серым лесным подзолистым и коричнево-серым или оподзоленным рендзи- нам. Ко времени его исследований вопросы буроземообразования в почвах России были в начальной стадии разработки. Хотя он уже считал, что почвы на двучленных отложениях нужно относить не к подзолистому типу, а к буроземам (Смирнов, 1968; Смирнов, Иванова, 1973).

2.8 Почвенные микроорганизмы и животные

Наряду с высшими растениями многообразную роль в процессе почвообразования и, в частности, сохранении и повышении плодородия почв играют почвенные микроорганизмы и фауна. Это отмечали Ч. Дарвин (1936), В.В. Докучаев (1954), A.A. Роде (1955), М.С. Гиляров (1949, 1965), Т.В. Ари- стовская (1965), В.А. Ковда (1973) и др. Важное место в разложении растительных остатков принадлежит грибам. Обладая мощным ферментативным аппаратом, они разлагают органические остатки даже в анаэробных условиях. Важную роль грибов в круговороте веществ отмечали И.А. Алексеев (1963, 1975), Н.М. Шемаханова (1965).

Из лесных биотопов более заселены беспозвоночными широколиственные и смешанные хвойно-лиственные леса, меньше - чистые хвойные. Среди почвенных животных в почвообразовании особенно большая роль отводится дождевым червям (О.П. Чекановская, 1960).

Почвенная фауна значительной части лесов Марий Эл характеризуется низкой численностью и относительной бедностью, что связано с преобладанием в республике относительно чистых хвойных лесов и подзолистых почв. Вопросы биологической и ферментативной активности различных почв республики изучали В.Н. Смирнов, 1955; Р.П. Алексеева, P.A. Сайманова, В.Н. Смирнов, 1966; О.Д. Шарафутдинова, 1999, 2000.

На уменьшение численности, и особенно состава почвенной флоры и фауны республики, сказались такие факторы, как увеличение созданных за последние полвека чистых сосновых культур, устойчивые верховые пожары и широкое внедрение концентрированных рубок.

Так, по данным И.А. Алексеева (1974) в процессе перехода сосновых культур, созданных на землях мелиоративного фонда, с I до III класса возраста, меняется состав макромицетов от преобладания масленка (Boletus luteus L.) в несомкнувшемся молодняке, а после смыкания переходит в гарчаковую (Lactarius rufus L.) стадию, затем в стадии кризиса, в развитии древостоя (в возрасте жердняка) преобладает красный мухомор (Amanita muscaria L.). В этот период начинается поражение лесов корневой губкой (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.), которое резко изменяет ход почвообразовательного процесса, с участием всех компонентов биогеоценоза. Если до поражения корневой губкой, в составе почвенной фауны численность колембулы уменьшается в 10-12 раз, полностью исчезают грибы в подстилке с септированным мицелием из Mycelia sterilia Hurt, и преобладают мицелии низших грибов (в основном Mucor ramanniana Ps.), то в действующих очагах усыхания появляются травостои широколиственных трав, опад которых резко увеличивает численность актиномицетов (многоклеточных почвенных организмов), особенно резко возрастает состав почвенных животных (дождевые черви, многоножки и др.) и численность колемболы. Изменяется состав и представленность мак- ромицетов. Доминирование, одних грибов, в грибной флоре постепенно заменяется представленностью множества грибов. В устойчивых ценозах, со стабильным почвообразовательным процессом, резко возрастает численность мелких грибов из рода Collybia, sp, Mycena, Marasmius, Auriscalpium, Russula, Tricholoma. Из грибных редуцентов, разлагающих древесные остатки с переводом в гумусные вещества, важная роль принадлежит грибам Paxillus atrotomentosus L., P. involutus L., Tylopilus felleus L. С переходом древостоев в состояние гомеостаза, доминирование отдельных грибов в составе, как мак- ромицетов, так и микромицетов исчезает, состав и численность бактерий, почвенных грибов и животных увеличивается.

2.9 Хозяйственная деятельность человека

Хозяйственная деятельность человека на почвообразование оказывает огромное влияние. По мере развития науки и техники влияние становится более интенсивным и разнообразным.

Деятельность человека в первую очередь сказалась в уничтожении и изменении состава древесной растительности. Вырубка, сжигание и раскорчевка лесов и последующее использование этих участков под пашни, вспашка склонов и пастьба скота на них сильно содействовали развитию эрозионных процессов и овражной сети. Развитие оврагов усиливает дренаж, приводит к понижению уровня грунтовых вод и иссушению местности, особенно в области Вятского Увала. В ряде случаев на вырубках при близком залегании

ГОСУДАРСТ^ЩАЯ БИБЛИОТЕКА грунтовых вод усиливается процесс заболачивания. Смена на больших площадях хвойных пород лиственными способствовала развитию дернового процесса почвообразования.

Выводы:

Природные условия Мари-Турекского плато имеют следующие характеристики:

Климат, умеренно-континентальный относящийся к зоне умеренного увлажнения с отношением тепла к влаге равным 1,0.

Основные формы рельефа представлены плакорным (65,7 %), склоновым, надпойменно-террасовым и пойменным типом местности.

Коренными породами, слагающими территорию плато, являются пермские отложения палеозоя, представленные татарским ярусом.

Материнскими породами плато являются: известняки и мергели, элювиальные пермские глины и суглинки, пермские пески и супеси, структурные покровные глины и суглинки, пылеватые покровные суглинки, лессовидные суглинки и глины, флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески и супеси.

Территория покрыта равномерной густой сетью рек. Почвы и растительность влагой обеспечены, причем значительные территории подвержены временному избыточному увлажнению.

По лесорастительному районированию СССР, область Вятского Увала Марий Эл входит в зону смешанных лесов, северную подзону с преобладанием хвойных пород. Лесистость плато относительно невысокая, примерно 30 %.

Под действием вышеперечисленных факторов произошло формирование почвенного покрова Мари-Турекского плато, который характеризуется довольно высоким разнообразием и мозаичностью. В последние столетия большое влияние на почвообразование оказала хозяйственная деятельность человека.

Работы по исследованию продуктивности и фитомассы древостоев

Материнскими и подстилающими породами Марий Эл и района исследования по Б.Ф. Добрынину (1933) являются:

Коренные малоизмененные породы и их элювий: а) Известняки и мергели. В районе исследования данные отложения в качестве материнских пород имеют ограниченное распространение, чаще выступают в роли подстилающих пород. На этих породах развиваются рендзи- ны или дерново-карбонатные почвы, а при глубоком и достаточно мощном элювии известняков и мергелей коричнево-бурые лесные почвы. б) Элювиальные пермские глины и суглинки. Образуются в результате выветривания пермских глинисто-мерегелистых пород Окраска их коричнево-красная, красно-бурая, иногда изменяется до зеленовато-коричневой. На рассматриваемой территории распространены широко. Мощность их часто не превышает 2 м. На Мари-Турекском плато часто встречаются бескарбонатные глины и суглинки. На элювиальных глинах и суглинках развиваются коричнево-бурые лесные, коричнево-бурые лесные лессивированые (опод- золенные) и псевдоподзолистые почвы (Газизуллин, 1994, 1995; Газизуллин, Сабиров, 1996, 1997). в) Пермские пески и супеси. Они встречаются преимущественно в северо-восточной и восточной частях республики. Характеризуются бурым, желтовато- или зеленовато-бурым, чаще коричневато-бурым цветом с золотистыми чешуйками слюды. Выходы на поверхность, служат почвообразующей породой для бурых лесных и коричнево-бурых лесных супесчаных и песчаных почв. Чаще встречаются в качестве подстилающих пород. а) Структурные покровные глины и суглинки. Широко распространены в качестве материнских пород, а на Мари-Турекском плато мы их наблюдаем на платоообразных частях и слабо пологих склонах. Эти породы характеризуются большой плотностью, желто-бурым цветом, обычно бескарбонат- ностью, со слабокислой или нейтральной реакцией и способностью распадаться на ореховато-призматические отдельности. По сравнению с пермскими глинами и суглинками содержат меньше полуторных оксидов и щелочноземельных оснований, но больше кремнезема. Структурные покровные глины и суглинки представляют, по нашим представлениям, делювиальные и озерно-гляциальные отложения размыва пермских пород и служат почвообразующей породой почв буроземного, реже подзолистого типов. б) Пылеватые покровные суглинки. Отличаются от выше упомянутых покровных глин и суглинков более светлой окраской, рыхлостью и пористостью, более легким гранулометрическим составом. Они занимают те же элементы рельефа, что и покровные структурные глины и суглинки и как бы замещают их в районах своего распространения. На них, в условиях республики, формируются чаще оподзоленные и подзолистые почвы. в) Лессовидные суглинки и глины. Характеризуются палево-желтой и буровато-желтой окраской, пористостью, рыхлостью, иногда карбонатно- стью. В гранулометрическом составе преобладают лессовидные пылеватые частицы (0.05-0.01 мм), достигая 40-50%, содержание же физической глины колеблется от 32 до 43%. Являются характерными отложениями пологих склонов, встречаются и на плато водоразделов. На лессовидных суглинках республики развиваются серые лесные, подзолистые и болотные почвы. г) Флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески и супеси. Это отложения талых ледниковых вод, которые широко распространены в центральной низменности Марий Эл, а на территории плато встречаются лишь по долинам рек Илети и Шоры. Имеют окраску от светло-желтого до коричнево-серого, часто чередуются прослоями супесей и суглинков. В гранулометрическом составе превалируют фракции мелкого, а иногда и среднего песка. В валовом составе доля кремнезема достигает 94-96%, а иногда и 98%. Они служат почвообразующей породой для подзолистых и заболоченных почв (Смирнов, 1968). 3. Современные наносы: Представлены аллювиальными и делювиальными отложениями речных долин и оврагов. Характеризуются от темно-серой до светло-желтой окраской, разнообразным гранулометрическим составом, близкой к нейтральной реакцией (иногда вскипают от соляной кислоты). Нередко эти наносы слоисты. Описанные осадки служат почвообразующими породами для дерновых, подзолистых и заболоченных почв речных долин и оврагов. Республика Марий Эл покрыта равномерной гутой сетью рек. Реки относятся к системам больших рек: Волги и Вятки. Бассейну реки Волга принадлежит 84% территории республики, бассейну Вятки 16%. Густота речной сети варьирует от 0.1 до 1.0 км/км Реки северной части Вятского Увала, а также северо-восточного района Мари-Турекского плато впадают в Вятку. На территории Мари-Турекского плато бассейну р. Волги принадлежит р. Илеть с ее притоками, а р. Вятке р. Уржумка и ее притоки. Питание рек смешанное, с преобладанием снегового над дождевым. В реках преобладают воды гидрокарбонатного-сульфатно-кальциевого и гидрокарбонатно-хлоридно- кальциевого типа; минерализация средняя. Вследствие большей быстроты рек Вятской системы они вызывают преимущественно глубинную эрозию. Рекам Волжской системы, обладающим более медленным течением, размыв менее выражен. Эти реки отличаются и характером аллювия: у первых он грубее, чем у вторых (Васильева, 1979). Под влиянием жестких грунтовых вод, когда они капиллярно поднимаются в верхние горизонты почв и вызывают накопление гумуса, образуются темноцветные почвы грунтового увлажнения.

Согласно карте растительности Европейской части СССР (Алехин, 1927) территория Марий Эл севернее линии Йошкар-Ола - Морки входит в зону южных хвойных лесов с примесью сибирских пород и присутствием широколиственных пород и широкотравья. Южнее расположена зона смешанных хвойно-широколиственных лесов. По лесорастительному районированию СССР (Курнаев, 1973) Республика Марий Эл относится к зоне смешанных лесов, северной подзоны с преобладанием хвойных пород. На территории республики А.Р. Чистяков и А.К. Денисов (1959) выделяют шесть лесорастительных районов: 1. Район сосновых лесов Заволжской песчаной низменной равнины; 2. Район лиственных лесов Оршано- Кокшагской волнистой равнины; 3. Район хвойно-широколиственных лесов южной части Вятского Увала; 4. Район елово-пихтовых лесов возвышенной части Вятского Увала; 5. Район лиственных лесов речных пойм; 6. Район широколиственных лесов волжского нагорного правобережья.

Почвообразующие, материнские и подстилающие породы Мари-Турекского плато

Почва коричнево-бурая лесная лессивированная, легкосуглинистая, на элювии пермских глин, подстилаемых пермскими супесями.

Ельник липово-кисличный произрастает в кв. 102, выделе 14 Ямбаторско- го лесничества Мари-Турекского лесхоза (ПП-1). Древостой сформировался на выровненном участке. Состав насаждения 8Е1П1Б ед. Лп. Подрост 7Е2П1Лп куртинами средней густоты высотой 3-5 м. Подлесок средней густоты расположенный куртинами состоящий из рябины и бересклета бородавчатого. Живой напочвенный покров представлен следующими видами: кислица обыкновенная (Oxalis acetosella) - сорЗ, сныть обыкновенная (Aegopo- dium podagraria) - сор2, копытень европейский (Asarum europaeum) - copl, пролесник многолетний (Mercurrialis perennis) - copl, звездчатка ланцетовидная (Stellaria holostea) - sp, крапива двудомная (Urtica dioica) - sp, щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) - sp, фиалка удивительная (Viola mirabilis) - sp, будра шпощевидная (Glechoma hederacea) - sp, зеленые мхи (Bryales) - sp, седмичник европейский (Trientalis europaea) - sol, осока волосистая (Carex pilosa) - sol, вороний глаз четырехлистный (Paris quadrifolia) - sol. Степень покрытия 70%.

Почва коричнево-бурая лесная лессивированная, тяжелосуглинистая на элювиально-делювиальном суглинке. Ельник липовый пролесниково-снытъевый рассмотрим на примере пробной площади ПП-9. Древостой сформировался на водораздельном плато, склон северо-западной экспозиции с уклоном 1. Состав насаждения 6Е2П2Лп+Б. Подрост куртинами средней густоты 5Е4П1Лп высотой 3-5 м. Подлесок густой, расположенный куртинами, состоящий из лещины обыкновенной, бересклета бородавчатого, вяза, клена, бузины красной, черемухи, жимолости обыкновенной, рябины и розы майской. Живой напочвенный покров (покрытие 80 %): пролесник многолетний (Mercurrialis perennis) - сор2, сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria) - сор2, копытень европейский (Asarum europaeum) - copl, звездчатка ланцетовидная (Stellaria holostea) - sp, крапива двудомная (Urtica dioica) - sp, щитовник мужской (Dryopteris flix- mas) - sp, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - sp, зеленые мхи (Bry- ales) - sp, кислица обыкновенная (Oxalis acetosella) - sp, майник двулистный (Maianthemum bifolium) - sp. Почва коричнево-бурая лесная лессивированая, контактно-глееватая, среднесуглинистая на элювии пермских пород. Ельник липовый кислично-пролесниково-снытъевый выделен нами в Па- раньгинском лесничестве Параньгинского лесхоза (кв. 39 выдел 3) на ровном участке с уклоном до 2 (ПП-12). Состав древостоя 6Е2Б1П1С. Подрост из ели очень редкий, высотой 1 м, из липы густой высотой 5 м. Подлесок средней густоты: клен, бересклет бородавчатый, жимолость обыкновенная, вяз, рябина. Живой напочвенный покров (покрытие 85 %): сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria) - сор2, пролесник многолетний (Mercurrialis perennis) - сор2, кислица обыкновенная (Oxalis acetosella) - copl, копытень европейский (Asarum europaeum) - copl, звездчатка ланцетовидная (Stellaria holostea) - copl, щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) - sp, фиалка удивительная (Viola mirabilis) - sp, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - sp, седмичник европейский (Trientalis europaea) - sol, борец северный (Aconitum septentrionale) - sol, майник двулистный (Maianthemum bifolium) - sol. Почва бурая лесная контакно-глееватая, супесчаная на древнеаллюви- альных песках, подстилаемых пермскими карбонатными глинами. Ельник кислично-пролесниковый опишем на примере пробной площади ПП-28. Древостой (состав бЕЗПЮс) сформировался на водораздельном плато в Сернурском лесничестве Сернурского лесхоза (кв. 48, выдел 41). Подрост 8П2Е редкий высотой 2-3 м. Подлесок средней густоты, расположенный куртинами, высотой 2-3 м и представлен следующими видами: жимолостью обыкновенной, бересклетом бородавчатым, черемухой, рябиной и бузиной красной. Живой напочвенный покров (покрытие 95 %): пролесник многолетний (Mercurrialis perennis) - сор2, кислица обыкновенная (Oxalis acetosella) - сор2, крапива двудомная (Urtica dioica) - copl, щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) - sp, сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria) - sp, копытень европейский (Asarum europaeum) - sp, звездчатка ланцетовидная (Stellaria holostea) - sp, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - sp, вороний глаз четырехлистный (Paris quadrifolia) - sol, медуница неясная (Pulmonaria obscura), борец северный (Aconitum septentrionale) - sol. Почва коричнево-бурая лесная легкоглинистая на элювии пермских глин. Березняк липовый пролесниково-снытьевый сформировался в Ямбатор- ском лесничестве Мари-Турекского лесхоза (кв. 109, выдел 13) на равнинном пониженном участке местности (ПП-2). Состав древостоя 4БЗЛп2Е10с. Подрост очень редкий: ель, пихта, липа. Подлесок средней густоты, представлен кленом, вязом, бересклетом бородавчатым, рябиной и жимолостью обыкновенной. Живой напочвенный покров (степень покрытия 90 %): пролесник многолетний (Mercurrialis perennis) - сорЗ, сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria) - сор2, копытень европейский (Asarum europaeum) - copl, звездчатка ланцетовидная (Stellaria) - copl, щитовник мужской (Dryopteris filix- mas) - copl, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - sp, крапива двудомная (Urtica dioica) - sp, седмичник европейский (Trientalis europaea) - sol, борец северный (Aconitum septentrionale) - sol, майник двулистный (Maianthe- mum bifolium) - хвощ лесной (Equisetum sylvaticum) - sol. Почва коричнево-бурая лесная глееватая, тяжелосуглинистая на карбонатном элювиально-делювиальном суглинке. Березняк липняковый (ПП-14) сформировался на склоне южной экспозиции с уклоном 2 в Мари-Турекском лесничестве Мари-Турекского лесхоза (кв. 7, выдел 3). Состав древостоя 10Б ед. С. Подрост 7ЕЗП куртинами, средней густоты, высота 2-3 м. Подлесок: черемуха, рябина, жимолость обыкновенная, бересклет бородавчатый, липа и ива, редкий. Живой напочвенный покров: копытень европейский (Asarum europaeum) - сор2, звездчатка ланцетовидная (Stellaria) - сор2, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - copl, седмичник европейский (Trientalis europaea) - sp, осока волосистая (Carex pilosa) - sp, фиалка удивительная (Viola mirabilis) - sp (покрытие 70 %). Почва бурая лесная лессивированная контакно-глееватая, связанопесча- ная на древнеаллювиальных песках подстилаемых элювием пермских пород. Липняк пролесниково-снытьевый рассмотрим на примере пробной площади ПП-4 который сформировался на верхней части склона северной экспозиции с уклоном 3 в Ямбаторском лесничестве Мари-Турекского лесхоза (кв. 45, выдел 21). Состав древостоя 7Лп2Е1Пх. Подроста нет. Подлесок густой: клен, бересклет бородавчатый, жимолость обыкновенная, вяз, лещина обыкновенная. Живой напочвенный покров (степень покрытия 90%): сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria) - сор2, пролесник многолетний (Мег- currialis perennis) - copl, крапива двудомная (Urtica dioica) - copl, щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) - sp, фиалка удивительная (Viola mirabilis) - sp, будра плющевидная (Glechoma hederacea) - sp, седмичник европейский (Trientalis europaea) - sol. Почва коричнево-бурая лесная псевдоподзолистая, среднесуглинистая на элювии пермских пород.

Лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых лесных фитоценозов

Наиболее высоким содержанием обменных оснований характеризуются лесные подстилки 31,2-91,2 мг-экв/100г почвы с наименьшими значениями в коричнево-бурой лесной лессивированой почве. Та же тенденция характерна и для минеральных горизонтов рассматриваемых почв. Минимум содержания обменных оснований в коричнево-бурых лессивированных и псевдоподзолистых почвах приходится на горизонты А1А2/ и А2/& а в коричнево- бурой лесной почве характерно более равномерное распределение их по профилю почвы.

В целом, коричнево-бурые лесные почвы характеризуются высоким содержанием обменных оснований, о чем свидетельствуют показатели степени насыщенности почв основаниями.

Содержание гумуса в коричнево-бурой лесной (по содержанию гумуса в горизонте А1 почва относится к высокогумусным) и коричнево-бурой лесной псевдоподзолистой глееватой (почва относится к среднегумусной) почвах уменьшается с глубиной постепенно, а в лессивированой резко, хотя содержание гумуса составляет в горизонте А1 14,46 % (относится к очень высокогумусным), но мощность этого горизонта составляет всего лишь 10 см, а затем резко снижается в горизонте А1А2/ до 1,90 %. Потеря от прокаливания в лесных подстилках высокая и изменяется от 74,80 до 94,48 %.

В лесной подстилке коричнево-бурых лесных почв наблюдается биогенная аккумуляция подвижного фосфора и обменного калия.

Количество выделившегося углекислого газа (СО2) в лесной подстилке варьирует в широких пределах 365,9-1399,6 мг С02/кг почвы в час и резко уменьшается в минеральных горизонтах 1,9-44,5 мг СОг/кг почвы в час, резко снижаясь в горизонтах Д1А2/ и А2/# (данные анализов физико- химических свойств остальных коричнево-бурых лесных почв приведены в прил. 5).

Довольно высокое содержание суммы обменных оснований и гумуса, в совокупности с илистой фракцией, повлияло на формирование коричнево- бурых лесных почв с хорошей структурой и высокой порозностью, что в совокупности с богатством элементами питания, и характеризует данные почвы высокими лесорастительными свойствами.

Почвам присуща коричнево-бурая окраска, отсутствие морфологических признаков оподзоленности, что связано с богатством минералогического состава и карбонатностью почвообразующих пород. 2. По гранулометрическому составу коричнево-бурые лесные почвы разнообразны и встречаются от супесчаных до среднеглинистых, с преобладанием различных фракций. 3. Коричнево-бурым лесным почвам характерна низкая плотность сложения и высокая порозность, на что повлияла хорошая оструктуренность этих почв, которая в свою очередь зависит от содержания ила, гумуса и Са2+. 4. Они обладают близкой к нейтральной реакцией среды гумусового горизонта. Однако, горизонты А1А2/ и А2(- лессивированных и псевдоподзолистых коричнево-бурых лесных почв, имеют высокую обменную кислотность (рН солевой вытяжки снижается до 3,47-4,06), происходит снижение насыщенности основаниями, появляется белесая присыпка, на гранях структурных агрегатов и признаки лессиважа и псевдооподзоленно- сти. 5. По содержанию и распределению гумуса коричнево-бурые лесные почвы относятся к высокогумусным почвам содержание, которого с глубиной снижается постепенно. 6. Коричнево-бурые лесные почвы обладают высокими лесорастительными свойствами для произрастания высокопродуктивных древостоев основных лесообразующих пород. 7. В коричнево-бурых лесных лессивированных и псевдоподзолистых почвах протекают процессы почвообразования, существенно отличающиеся от подзолообразовательного процесса. В отличие от коричнево-бурых лесных почв бурые лесные формируются на породах легкого гранулометрического состава (на песках и супесях), причем часто на двучленных наносах, когда породы легкого гранулометрического состава сменяются, в пределах профиля, глинами и суглинками (преимущественно пермских пород). Приведем макроморфологическую характеристику бурых лесных почв пробных площадей. Лесоводственно-таксационная характеристика и описание некоторых пробных площадей приведены в разделе 4.2. Бурые лесные почвы выделены нами на 5 пробных площадях (ПП-5, 7, 10, 12, 13) под различными фитоценозами. Бурая лесная почва описана нами под сосняком липовым пролесниково-снытьевым в квартале 40 Ямбаторско- го лесничества Мари-Турекского лесхоза (ПП-7), имеет следующее строение почвенного профиля: АО 0-3 см. Лесная подстилка, коричнево-бурая, двухслойная, типа мо- дер, рыхлая, свежая. Состоит из опада хвои, коры, веточек, шишек, листьев. Переход резкий. А1 3-14 см. Темно-серый, гумусированный, однородный, сильно переплетен корнями растений, слабо намечающаяся прикорневая комковатость, имеются мелкие белесые кристаллы кварца, супесчаный, свежий. Переход заметный по окраске. АВ 14-28 см. Коричневато-желтый, бесструктурный, рыхлый, корней меньше, встречается древесный уголь, супесчаный, свежий. Переход заметный по окраске. В1 28-44 см. Буро-желтый, бесструктурный, рыхлый, имеются корни, темные пятна гумуса, древесный уголь, связанопесчаный, свежий. Переход постепенный. В2 44-67 см. Серовато-коричневато-желтый, бесструктурный, рыхлый, отдельные корни, псевдофибры представлены пятнышками, рыхлопесчаный, свежий. Переход постепенный по плотности. ВС 67-97 см. Серо-желто-коричневый, бесструктурный, плотноватый, отдельные корни, обилие псевдофибр, связанопесчаный, свежий. Переход заметный по гранулометрическому составу. CD 97-119 см. Красно-коричневый, комковато-призматический, плотный, отдельные корни и корневины, легкосуглинистый, свежий. Переход постепенный. D1 119-158 см. Красно-коричневый, глыбистый, весьма плотный, отдельные корни и корневины, тяжелосуглинистый, свежий. Переход резкий по гранулометрическому составу. D2 158-210 см. Красно-желтый, бесструктурный, плотный, редкие корни, легкосуглинистый, влажноватый. Грунтовые воды не вскрыты, вскипания от HCl нет.

Зависимость продуктивности и фитомассы древостоев от основных свойств почв

Бурые лесные почвы имеют легкий гранулометрический состав, формируются, как правило, на двучленных наносах. Богатство гумусовых горизонтов и подстилающих пород, элементами питания, оптимальные условия увлажнения и аэрации, способствуют формированию высокогу- мусных почв с высокими лесорастительными свойствами. Обладают оптимальными свойствами, особенно для произрастания сосны, березы и осины, которые формируют древостой Р и выше класса бонитета.

Дерново-подзолистые почвы, тяжелого гранулометрического состава формируются на делювиальных отложениях, чаще в пониженных элементах рельефа, а легкого гранулометрического состава формируются на бедных древнеаллювиальных песках. Благоприятные физические свойства складываются, в основном, в гумусовом горизонте, а глубже на почвах тяжелого гранулометрического состава, складываются менее благоприятные условия аэрации, если не происходит смены почвообразующих пород на более легкие. Обладают высокими лесорастительными свойствами для произрастания основных лесообразующих пород, так как сам процесс оподзоливания влияет не так значительно, и вымытые элементы питания древесные породы свободно поглощают из нижележащих горизонтов.

. Наиболее благоприятными свойствами, для произрастания основных лесообразующих пород, обладают коричнево-бурые и бурые лесные почвы, а в дерново-подзолистых почвах, из-за уплотнения низлежащих горизонтов, на почвах тяжелого гранулометрического состава, ухудшаются условия аэрации.

Произведенный кластерный анализ разделил совокупность почв (31 1111) на 4 кластера. Наибольшие различия между кластерами наблюдаются по содержанию гумуса, суммы обменных оснований, илу и физической глине. В 1 кластер вошли почвы с тяжелым гранулометрическим составом, высоким содержанием гумуса, обменных оснований и гидролитической кислотности, а в 4 кластер с легким гранулометрическим составом, низким содержанием гумуса и обменных оснований. На основание выделенных кластеров, по свойствам почв построены регрессионные уравнения. 8. Выявленные взаимосвязи между свойствами почв показывают, что в большей степени свойства почв зависят от содержания гумуса, обменных оснований, гидролитической кислотности и физической глины. 9. В еловых древостоях продуктивность и фитомасса взаимосвязана в основном с содержанием подвижного фосфора, гумуса, гидролитической кислотностью, и физической глиной. В сосновых древостоях продуктивность и фитомасса взаимосвязана с гранулометрическим составом, содержанием гумуса и гидролитической кислотностью, при чем доля влияния гранулометрического состава на сосновые древостой значительно сильнее, чем в еловых древостоях. В липовых древостоях продуктивность и фитомасса апроксимируются физической глиной, гумусом, обменными основаниями и гидролитической кислотностью, зависимость от грануло- 134 метрического состава еще сильнее, чем в сосновых древостоях, что связано с большей чувствительностью липы на гранулометрический состав. 10. Построенные уравнения регрессии характеризуются довольно высокими коэффициентами детерминации, что говорит о том, что данные хорошо описываются этими уравнениями, а их достоверность подтверждается высокими значениями Б (Б 3). Данные уравнения применимы лишь в интервалах, в которых изменяются значения аргументов внутри кластера. 11. Изучение лесных почв и фитоценозов показало, что на территории Мари- Турекского плато произрастают высокопродуктивные древостой основных лесообразующих пород, почвенный покров представлен большим разнообразием продуктивность и фитомасса в большей степени взаимосвязана с гранулометрическим составом и содержанием органического вещества. Основной целью оптимизации видового состава является формирование устойчивых древостоев, хорошо выполняющих защитные функции, обладающих максимальной продуктивностью, а также повышение плодородия почв, путем большего вовлечения, в биологический круговорот, химических элементов из низлежащих горизонтов. Эта цель может быть достигнута, только при увеличение биоразнообразия лесных фитоценозов всех ярусов. Исходя из выше изложенного, мы рекомендуем: 1. В лесных массивах, которые представлены небольшими участками леса среди полей (относящиеся к лесам I группы), выполняющие преимущественно защитные функции, (сформировавшиеся преимущественно на коричнево-бурых лесных почвах, тяжелого гранулометрического состава с высокой обеспеченностью элементами питания), в составе древостоя должно быть не более 7 единиц темнохвойных пород (Е, П) с обязательным участием липы, а также других лиственных пород. Относительная полнота древостоя не должна превышать 0,8, чтобы создавались благоприятные условия для роста и развития подроста, подлеска и живого напочвенного покрова. На почвах же более легкого гранулометрического состава (супесчаных) с подстиланием, породами более тяжелого гранулометрического состава, где главной породой выступает сосна, мы рекомендуем следующий состав древостоя: 4-6С2-ЗЕ1-2Лп1Б. 2. В довольно больших лесных массивах, имеющих в основном эксплуатационное назначение (сформированных, как правило, на почвах легкого гранулометрического состава (песчано-супесчаных), с подстиланием или на участках с избыточным увлажнением), на почвах легкого гранулометрического состава, рекомендуется выращивать древостой следующего состава: 6-8С2-ЗБ1 Лп(Е) с развитым подлеском и живым напочвенным покровом из широкотравья. На почвах тяжелого гранулометрического состава в состав древостоя должны входить следующие породы: 5-7Е1-2П1-2Б(Ос)1-2Лп, На вырубках, при выращивании древесины спецназначения (фанкряжа), в составе может преобладать береза, желательно с участием хвойных пород. При лесовосстановлении на вырубках в состав можно вводить лиственницу, как высокопродуктивную и почвоулучшающую породу, зарекомендовавшую себя с хорошей стороны в культурах на территории Мари-Турекского плато. Обладая разреженной кроной, лиственница способствует развитию широкотравья, в живом напочвенном покрове, развитию подроста и подлеска, при этом значительно увеличивая общий запас ликвидной древесины. Односторонний, эксплуатационный, подход к пользованию лесными ресурсами приводит к снижению плодородия почвы, что в дальнейшем снижает продуктивность и устойчивость насаждений. Основным подходом, при пользовании лесными ресурсами, должно быть повышение биоразнообразия.

Похожие диссертации на Продуктивность древостоев основных лесообразующих пород Мари-Турекского плато в зависимости от почвенно-экологических условий

Продуктивность древостоев основных лесообразующих пород области Вятского Увала в зависимости от почвенно-грунтовых условийНуреев Наиль Билалович

Реализация биоресурсного потенциала высокопродуктивных гибридов кукурузы отечественной и зарубежной селекции в зависимости от условий увлажнения почвы в степной зоне Чеченской РеспубликиАмаева, Асет Ганиевна

Продуктивность кормовых агрофитоценозов при оптимизации агротехники в условиях степной зоны Зауралья (Республика Башкортостан) Япаров Гарифулла Хабибуллович

Развитие и формирование продуктивности растений ячменя в зависимости от условий азотного питанияЕгорова, Надежда Владимировна

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ АЗОТНОГО ПИТАНИЯПичугина, Ирина Валентиновна

Физиологические основы формирования продуктивности сливы в зависимости от сорто-подвойной комбинации в условиях Гиссарской долины Таджикистана Умарова Соджида Джобировна

Формирование продуктивности твердой пшеницы в зависимости от нормы высева и применения средств химизации в условиях южной лесостепи Западной СибириКузьмина, Наталья Александровна

Возможности повышения биологической продуктивности лесообразующих пород в условиях экологического потенциала Нижегородской области Лебедев Евгений Валентинович

Структурно-функциональная организация популяций горных копытных в зависимости от условий внешней среды Ахмедов Эльдар Гасанович

Биохимические особенности нового штамма дрожжей Saccharomyces oviformis Y-2635 в зависимости от условий культивированияИсламмагомедова Эльвира Ахмедовна