Дубина А. А., Цветкова Н. Н., Якуба М. С.

Днепропетровский национальный университет

Варьирование запасов и состава подстилок в аренных и байрачных лесах юго-востока Украины

В естественных лесах степной зоны Украины тип древостоя обусловлен исходными условиями местообитания и является их производным. Лесная подстилка, в свою очередь, является закономерным следствием формиру-ющегося типа древостоя и может рассматриваться как один из показателей разнообразия, устойчивости и биологической продуктивности лесов. Для определения варьирования запасов подстилки, как показателя продуктивности естественных лесов юго-востока Украины, в работе исследованы внепоёмные (Бельгард, 1950) аренные и байрачные леса Днепропетровщины. Аренные леса: сосняк с лишайником – АВ_0-1; сосняк с шелюгой, сосняк с суховатым разнотравьем – АВ₁; суборь со свежим разнотравьем – В₂; сосняк и березняк с молнией – АВ₃; осинник – В₃. Байрачные леса северного и южного вариантов: липово-ясенёвая дубрава с ежой – Dас,_1-2; липово-ясенёвая дубрава со звездчатой – Dас, ₂; пакленовая дубрава, бересто-ясеневая дубрава – Dn,₁; бересто-ясеневая дубрава с ежой – Dn,_1-2; пакленовая дубрава – Dn,₂; вязо-ясенёвая дубрава – Dn,_2-3; чернокленовая дубрава – Е_0-1; чернокленовая дубрава с фиалкой опушенной – Е₁; чернокленовая дубрава с ежой – Е_1-2.

Запасы подстилки в байрачных лесах северного географического варианта (Долгий Попаснянский и Капитановский байраки) варьируется в интервале 10,7 – 13,8 т/га, коэффициент вариации составляет 20,0 – 25, 4 %; n =-12, мощность подстилки равна 1,5 – 2,0 см, коэффициент вариации 20,0 – 27,5 %, n =-50; запасы подстилки в байрачных лесах бывшей порожистой части Днепра южного географического варианта (байрак Войсковой) лежат в интервале 7,4 – 18,7 т/га, коэффициент вариации 15,2 – 30,3 %; n =-12, мощность подстилки – 1,5 – 4,0 см; коэффициент вариации 17,5 – 43,3 %; n =-50. Запасы подстилки в аренных лесах (бор и суборь) варьируются в интервале 2,3 – 50,5 т/га, коэффициент вариации равен 12,4 – 21,3 %, n =-12; мощность подстилки – 0,5 –2,5 см; коэффициент вариации 15,0 – 20,0 %; n =-50.

В работе исследован зольный состав лесных подстилок, как источник возврата химических элементов в почву. Известно, что большая часть питательных веществ, извлекаемых растениями ежегодно возвращается обратно в почву с опадом. В процессе разложения опада и превращения его в подстилку часть элементов вымывается, а более стойкие к растворению соединения элементов накапливаются. Поэтому зольный состав подстилки отличается от состава золы опада соответствующего биогеоценоза. Так как подстилка содержит в себе остатки опада за несколько существующих лет, то она оказывается более богатой зольными элементами, чем опад.

Зольный состав и интенсивность разложения опада разных древесных пород неодинаковы, поэтому накопление зольных элементов в подстилках лесных насаждений происходит различно. В изученных насаждениях зольность опада («сырая зола») колеблется в пределах 3 – 11 %, зольность подстилок выше и изменяется в горизонте Н₀¹ от 4,0 до 23,7 %, в горизонте Н₀² – от 11 до 45 %. Максимальным количеством золы в верхнем горизонте Н₀¹ обладает подстилка пакленовых дубрав (байрачные леса бывшей порожистой части Днепра) – 22,6 – 23,7 %. Подстилка сосновых аренных лесов содержит только 4,0 – 4,3 % золы в горизонте Н₀¹. В процессе превращения опада в подстилку, а затем, при минерализации и гумификации последней, количество зольных элементов в подстилке возрастает. В нижних горизонтах быстро разлагающихся подстилок зольность увеличивается в 2-3 раза, в медленно разлагающихся увеличение золности при переходе к горизонту Н₀² не значительно. «Чистая зола» от общей зольности подстилки в горизонте Н₀¹ составляет 53,9 – 77,2 %; в горизонте Н₀²– 29,0 – 61,1 %. Остальная часть «сырой золы» приходится на минеральные примеси нерастворимые в 5 % HCl.

В работе определялся микроэлементный состав золы подстилок байрачных лесов бывшей порожистой части Днепра и аренных лесов Присамарья. Минимальным количеством Si характеризуется верхний горизонт Н_0-1 подстилки сосновых насаждений (0,27 – 0,28 %), максимальным – подстилка дубрав (0,66 – 2,04 %). Аналогично распределяется по типам леса содержание Al и Fe в верхнем горизонте Н₀¹. Абсолютное содержание Al в исследованных лесах варьируется в интервале 0,18 – 1,08; Fe – 0,03 – 0,5 %. В нижних горизонтах подстилок всех исследованных леcов количество Si, Al и Fe значительно возрастает. Максимальное количество Ca обнаружено в подстил-ках дубрав (2,49 %); в бору и су бори арены содержание Ca в верхнем горизонте подстилки незначительное (0,4 – 0,5 %). При переходе от верхнего Н₀¹ в нижний Н₀² горизонт в дубравах и аренных лесах количество Са увеличивается.

Содержание Mg в исследованных подстилках аренных и байрачных лесов низкое (0,02 – 0,84 %), а поведение Mg при разложении подстилок аналогично поведению показателей Ca. В минимальном количестве в подстилках находится сера (0,04 – 0,1 %). При переходе от горизонта Н₀¹.к горизонту Н₀² её количество увеличивается. Чёткой закономерности в распределении K и Na по горизонтам подстилки установить не удалось, абсолютное содержание натрия в подстилке 0,004 – 0,02 %, калия 0,04 – 0,17 %.

Для наглядного представления о судьбе определяемых элементов при разложении лесной подстилки исследованных биогеоценозов составлен ряд выноса и накопления микроэлементов в подстилке.

Fe > Al > Si > S	Mg < Na < K < Ca
накопление	вынос

При построении ряда использовалось отношение между содержанием каждого элемента в горизонте Н₀² к содержанию в горизонте Н₀¹. При отношении < 1 идёт уменьшение содержания зольного элемента за счёт его выноса в почву, а при отношении > 1 идёт накопление элемента в подстилке по мере её разложения. В исследованных лесных экосистемах для большинства подстилок характерно уменьшение Сa, K, Na и Mg в горизонте Н₀². Почти во всех подстилках идёт накопление Fe, Si и Al.

Проведенные исследования подстилки имеют существенное значение для расшифровки особенностей биологического круговорота в степном лесу и научного обоснования практических рекомендаций повышения продуктивности леса в степи.