В результате термического анализа минеральных горизонтов почв (0 - 5; 5 - 10 см) постпирогенных лиственничников на склонах разной экспозиции выявлено, что в верхних 0 - 5 -см горизонтах почвы прослеживается три пика потери массы.
Первый пик наблюдается при 100 - 1500С и связан с удалением конституционной воды, второй пик - при 2500 С характерен для почв склона северной экспозиции и указывает на присутствие слабоустойчивых к нагреванию соединений - гемицеллюлозы и целлюлозы, при этом разлагаются сначала менее термоустойчивые гемицеллюлозы, а затем собственно целлюлоза.
Для склонов южной экспозиции характерна потеря массы при более высокой температуре 400оС. В этой области происходит разложение важных структурных компонентов - структурированной и аморфной целлюлозы, а также более устойчивых соединений, типа лигнина или лигноцеллюлозы.
В минеральном 5 - 10 -см горизонте выявлено также три пика потери массы, характеризующих качественный состав органического вещества этих горизонтов.
Таким образом, в результате термического анализа минерального горизонта почв, следует вывод, что органическое вещество почв на склоне северной экспозиции представлено в большей степени «свежими» негумифицированными фракциями органического вещества, такими как гемицеллюлоза, целлюлоза, и в меньшей степени продуктами гумификации. В то же время органическое вещество склонов южной экспозиции представлено более устойчивыми к нагреванию соединениями, такими как лигнин или лигноцеллюлоза.
ВЫВОДЫ
1. Живой напочвенный покров, являясь основным источником органического углерода в лиственничниках Центральной Эвенкии, полностью уничтожается в микроповышениях беглыми низовыми пожарами средней и сильной интенсивности, в то время как в микропонижениях он сохраняется почти полностью и уничтожается лишь при устойчивом низовом пожаре. Динамика послепожарного восстановления живого напочвенного покрова на гарях разного возраста идет медленно в течение 25 - 50 и более лет.
2. Пожары средней и сильной интенсивности приводят к существенному снижению запаса подстилки, период полного восстановления которой зависит от сложившихся послепожарных гидротермических условий, особенностей восстановления древостоя и живого напочвенного покрова и длится 25 - 50 лет.
3. В ненарушенных лиственничниках криолитозоны в зависимости от типа леса запасы общего углерода в подстилках варьируют от 183 до 539 г/м2, а на молодых гарях в зависимости от интенсивности пожара его запасы уменьшаются в 2 - 3 раза.
4. В ненарушенных лиственничниках криолитозоны мозаичность гидротермических условий и видового состава живого напочвенного покрова определяют значительное варьирование запасов водоэкстрагируемого органического углерода в подстилке от 1,4 до 19,0 г/м2 .В то время как на гарях в зависимости от давности пожара его содержание уменьшается в 2 - 2,5 раза.
5. Запасы общего углерода в 0 - 5 см минеральных горизонтах в ненарушенных лиственничниках Центральной Эвенкии варьируют от 112 до 193 г/м2, в 5 - 10 - см горизонтах его содержание несколько ниже и составляет от 43 до 169 г/м2.
6. В результате низовых пожаров содержание общего углерода во всех горизонтах снижается.
7. На основании термохимического анализа определен качественный состав органического вещества подстилок и почв. Выявлено, что в «молодых» гарях (1 -13 лет) органическое вещество подстилок представлено относительно «свежими» фракциями, такими как гемицеллюлоза, целлюлоза, которые характеризуются разной степенью разложения.
Вначале разлагается менее термоустойчивая гемицеллюлоза, а затем собственно целлюлоза, а в еще меньшей степени - продукты гумификации.
В верхних минеральных горизонтах почв (0-5; 5-10см) органическое вещество представлено как «свежими» фракциями - гемицеллюлоза и целлюлоза, так и лигнином, и лигноцеллюлозой.
С увеличением давности гари в органическом веществе почв увеличивается доля более термоустойчивых соединений (гуматов и гуминов).
На гарях старших возрастов (17-56 лет) фракциями опада являются структурированная и аморфная целлюлоза, а также более устойчивые соединения, например, лигнин или лигноцеллюлоза.
8. В почвах послепожарных лиственничников отмечено увеличение отношения Сгк / Сфк . Возрастание количества гуминовых кислот в этих почвах является следствием более интенсивной минерализации отмерших корней в условиях активизации биологических процессов и увеличения скорости гумификации растительных остатков.
9. Низовые пожары приводят к снижению в почвах водоэкстрагируемого органического углерода, содержание которого через 56 лет вновь возрастает и достигает допожарных величин. Повышение температуры и увеличение количества осадков может способствовать ускорению процессов минерализации опада и образованию водоэкстрагируемого органического углерода.
10. В подстилках и почвах постпирогенных лиственничников в зависимости от экспозиции склона формируется разное количество органического вещества, запас которого на склонах северной экспозиции превышает запас на склонах южной экспозиции.
Отмеченное связано с гидротермическими условиями почв, формирующихся на этих склонах. Поэтому экспозицию северного склона можно рассматривать как модель формирования лиственничников при глобальном похолодании. В то время как условия южных склонов можно рассматривать как возможную ситуацию при потеплении.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Результаты исследования, полученные в ходе изучения поставленных задач внедрены в работу Эвенкийского лесхоза п. Тура.
2. Материалы диссертации рекомендуются для включения в программы ВУЗов по курсам лесной экологии, лесной пирологии и лесоведения.
3. Данные диссертации рекомендуются для передачи в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», так как вопрос глобального потепления климата непосредственно связан с пожарными эмиссиями органического вещества в том числе, почвенного, которое переносится в атмосферу, увеличивая концентрацию углерода, обуславливающую дальнейшее потепление.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Богданов В.В. Влияние низовых пожаров на свойства мерзлотных почв Средней Сибири // Исследования компонентов лесных экосистем Сибири: Материалы конференции молодых ученых. - Красноярск: Вып. 9, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2008. - С. 7 - 10.
2. Прокушкин А.С., Богданов В.В., Евграфова С.Ю., Бугаенко Т.Н., Кирдянов А.В., Кнорре А.А., Прокушкин С.Г. Влияние низовых пожаров на запасы и состав почвенного органического вещества в криолитозоне Средней Сибири, всероссийская конференция с международным участием: «пожары в лесных экосистемах Сибири, посвященная 100 - летию со дня рождения профессора Н.П. Курбатского» - Красноярск 2008 г. - С. 60-68
3. Богданов В.В. Запас и состав органического вещества подстилок в пирогенных лиственничниках центральной Эвенкии // Исследования компонентов лесных экосистем Сибири: Материалы конференции молодых ученых. - Красноярск: Вып. 10, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2009. - С. 12 - 15.
4. Богданов В.В., Прокушкин А.С., Прокушкин С.Г. Влияние низовых пожаров на подвижность органического вещества почвы в лиственничниках криолитозоны Средней Сибири / Вестник КрасГАУ, Вып. 2 - Красноярск 2009 - С. 88 - 93.