Зона лесов умеренного пояса
Грандиозная область лесов охватывает по кольцу весь земной шар (Северное полушарие).Эти леса не везде одинаковы — в более теплых районах — широколиственные леса (дуб, граб, бук, клен), в северных районах — смешанные леса и тайга (сосна, ель, береза, пихта, осина).
Ландшафты широколиственных лесов широко распространены в умеренном поясе Евразии. В неогене зона широколиственных лесов простиралась от Атлантического океана до Тихого. Четвертичное похолодание привело к ее исчезновению на территории Сибири.
Биомасса в широколиственных лесах меньше, чем во влажных тропиках (370 т/га), меньше и ежегодная продукция (12-13 т/га).
Широколиственные деревья сравнительно богаты зольными элементами, особенно листья. В золе много Са (до 20%), меньше К и Si, еще меньше Мg, А1, Р и меньше всего Fе, Мn, Nа, С1. Это предопределяет возможность биогенной аккумуляции в почвах S, Р, Са, К, Мg, Мn.
Ежегодный растительный опад в несколько раз меньше, чем во влажных тропиках, и темп его разложения меньше из-за более низких температур и зимнего перерыва. Скорость разложения меньше скорости накопления спада, поэтому для зональных бурых лесных и серых лесных почв характерна лесная подстилка (100—150, местами до 500 ц/га), практически отсутствующая во влажных тропиках. Много накапливается и гумуса (до 10% и более в горизонте А1). Са и другие катионогенные элементы, образующиеся при разложении растительных остатков, нейтрализуют большую часть органических кислот, в связи с чем реакция гумусового горизонта почв слабокислая или даже нейтральная, хотя встречаются и кислые среды с рН = 4- 5.
Ярко выражены два основных класса — бескарбонатный (Н + -Са 2+ ) и кальциевый (Са 2+ ).
В ландшафтах Н-Са класса верхние горизонты бурых и серых лесных почв выщелочены от карбонатов. В теплое и влажное лето в почве и залегающей под ней коре выветривания энергично протекает разложение первичных силикатов с образованием гидрослюд, монтмориллонита и других глинистых минералов, накапливаются бурые гидроксиды Fе. В результате почва, кора выветривания, склоновые и другие континентальные отложения приобретают бурый цвет и тяжелосуглинистый состав.
Кора выветривания менее мощна и менее выщелочена, чем во влажных тропиках. Здесь не образуются гидроксиды А1, не столь энергичен вынос Са, Мg и других катионов. В слабой степени из почвы выносится кремнезем.
Формирование химического состава грунтовых и поверхностных вод в основном зависит от разложения органических веществ. Поверхностные и грунтовые воды слабоминерализованы (менее 0,5 г/л), гидрокарбонатно-кальциевые.
В ландшафтах Са-класса коры выветривания и континентальные отложения содержат СаСО3, в формировании химического состава вод важная роль принадлежит
его растворению. Воды здесь также гидрокарбонатно-кальциевые, но более минерализованные, часто жесткие.
Влажный климат ландшафтов широколиственных лесов благоприятствует энергичному стоку. С наземным стоком выносится около 2,5—3,5 ц/га солей, несколько меньше, чем потребляется растительностью за год (3,5—5,0 ц/га). Главным источником солей в водах служат биологический круговорот и выветривание (до 80%).
Хорошие климатические условия, плодородные почвы определили важную роль ландшафтов в сельском хозяйстве. Во многих районах леса вырублены и почвы распаханы. Однако «естественный химизм» ландшафта не обеспечивает необходимого уровня развития сельского хозяйства. Дефицитны N, Р, К, местами Со, Сu, Zn, Мn, I, Мо, В и др. Избыточных элементов почти нет (за исключением ландшафтов рудных месторождений).
Итак, главная геохимическая особенность ландшафтов широколиственных лесов состоит в ежегодном продуцировании 80—150 ц/га живого вещества и средней скорости его разложения. При разложении органических веществ кислотные продукты распада частично нейтрализуются катионами, реакция почв кислая, слабокислая или близка к нейтральной, кислое выщелачивание выражено слабо, в почве накапливаются биогенным путем многие элементы.
Таежные ландшафты — наиболее распространенный тип ландшафтов, образующий единую таежную зону от западных до восточных границ в России и Канаде.
В южной тайге биомасса превышает 300 т/га и только в северной понижается до 100 т/га. Более половины биомассы представлено древесиной.
Ежегодная продукция в южной тайге почти такая же, как в широколиственных лесах (85 ц/га против 90 в дубравах), в северной тайге — вдвое меньше (40—60 ц/га).
Растительный опад в южной тайге меньше, чем в лиственных лесах (55 ц/га против 65), еще меньше он в северной тайге — 35 ц/га.
Хвойные деревья беднее золой, чем лиственные. Особенно важны различия зольности хвои и листьев, так как хвоя играет ведущую роль в опаде деревьев (более 50%). Зольность хвои — 2—3,5%, листьев широколиственных пород — 5- 8%. Еще важнее различия в качественном составе золы: в хвое большую роль играет SiO2 и меньшую Са.
Клеточный сок хвои ели, сосны и лиственницы содержит свободные органические кислоты, его рН 4,5—6,5; рН таежных трав также нередко кислый (кислица и другие травы). Следовательно, уже в растениях создается характерная геохимическая особенность таежного ландшафта — кислая среда.
В холодной тайге разложение органических веществ протекает медленнее, чем в широколиственных лесах, микроорганизмы работают не столь энергично, время их деятельности в году короче, некоторые группы бактерий отсутствуют. Масса подстилки более чем в 10 раз превышает опад зеленой части. Этим тайга резко отличается от других типов лесных ландшафтов:
- влажные тропические леса (масса подстилки – 6-25 ц/га, масса опада – до 300 ц/га);
- широколиственные леса (масса подстилки – 125-250 ц/га, масса опада – до 65 ц/га);
- тайга (масса подстилки – 250-1000 ц/га, масса опада – до 50 ц/га);
По ряду особенностей таежные ландшафты ближе к влажным тропикам, чем к широколиственным лесам:
| Показатель | Влажные тропические леса | Широколиственные леса | Тайга |
| Зеленая часть в % от общей фитомассы | |||
| Кислотность почв, рН | 4-5 | 5-7 | 4-5 |
В растительном опаде елового леса эквиваленты кислотных органических соединений в десятки раз превышают эквиваленты катионов золы и N. Низкое содержание сильных оснований (Са, Мg, Nа, К) в золе при отсутствии их подвижных форм в горных породах обуславливает кислый характер почвенных растворов: часть органических кислот существует в свободной форме, обеспечивая кислую реакцию лесной подстилки и верхних горизонтов почвы.
Хвойные леса (хвойно-гинковая тайга) появились на Земле в середине пермского периода около 250 миллионов лет назад. Во влажном и теплом климате кислое выщелачивание распространялось на всю почву и кору выветривания, то в холодном климате современной тайги эти процессы охватывают лишь верхние десятки сантиметров почвенного профиля.
Через 100 млн. лет в середине мелового периода появились покрытосеменные, листва которых более богата Са, что помогало деревьям бороться с кислым выщелачиванием в почвах. Однако это было только в умеренном поясе, где сформировались ландшафты широколиственных лесов Н—Са-классов (а не Н-класса как в тайге).
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
Введение
Опавшие в течение года листья, хвоя, ветви, сучья, плоды и другие остатки лесной растительности составляют лесной опад. Это наиболее богатые зольными веществами и азотом части растений. Опад — основной материал для образования лесной подстилки и гумуса. От его количества, состава, времени и окружающих его условий зависят во многом почвообразовательный процесс, формирование лесной почвы.
Главный поставщик опада — древостой. В лесах умеренного пояса, включая тайгу, смешанные леса и лесостепь, величина этого опада равна 0,5-7-8 т на 1 га в год. Наиболее характерные средние величины — 2-4 т/га. Во влажных тропических лесах годичный опад достигает 12 т и более. Большое влияние на величину опада оказывают состав древостоя, его форма, возраст, густота, сомкнутость и полнота, тип леса. Древесные породы по величине даваемого ими опада в чистом древостое можно распределить в следующем порядке: наибольший опад дает буковый древостой, за ним ель и береза, далее в порядке уменьшения идут сосна, дуб, лиственница. Примесь ели в 1-ом ярусе и особенно наличие 2-го яруса из этой породы заметно увеличивает количество опада и в древостоях с преобладанием сосны, лиственницы и некоторых других пород.
Наибольшее количество опада наблюдается в возрасте жердняка, особенно при отсутствии в нем рубок ухода (прореживаний). В это время в результате самоизреживания отмирает большое число деревьев, которое, добавляясь к опаду, значительно обогащает почву органическим веществом.
Обширная сводка по листовому опаду для ряда районов СНГ и некоторых зарубежных стран (США, Германии) дана Л.Е. Родиным и Н.И. Ба-зилевич (1965).
Опад в лесу образуется не только за счет древесных ярусов, но также и напочвенного покрова. Некоторые данные показывают, что напочвенный покров в лесу дает в некоторых случаях почти такую же массу органического материала почве, какую и древостой.
Общее количество мертвого органического вещества в лесу не ограничивается рассмотренным опадом. Оно включает также сухостойные, буреломные и ветровальные деревья, не опавшие сухие сучья и ветви, отмирающие подземные органы растений (корни). Ко всему этому присоединяются отмершие организмы животного и другого происхождения (включая микробы).
Лесной опад
К опаду, относят хвою, листья деревьев, остатки травяного яруса, ветки, шишки и пр.; деревья в опад не включают, их относят к отпаду. Роли в круговороте опада и отпада резко различаются. Отпад достаточно локален, долго сохраняется (иногда его разложение затягивается на 70-100 лет). В отдельных случаях, достигнув определенной стадии разложения, он служит субстратом для возобновления древесных пород (ели, лиственницы). Зольные вещества, закрепленные в отпаде, медленно поступают и используются другими компонентами биосистемы.
Совершенно иная роль опада. В приспевающих и спелых древостоях он в течение года весь переходит в подстилку, соответствующая часть которой полностью разлагается. Следовательно, зольные элементы опада быстрее высвобождаются и поступают в круговорот. Но и само разложение опада, часто начинающееся еще на дереве, уже тогда фактически представляет собой этап круговорота.
На величину опада влияют многие факторы: почвенно-климатические условия, погодные условия текущего и предыдущего годов, степень воздействия листоядных насекомых (листовертки, шелкопряды и др.), порода, возраст древостоя. Величина опада может составлять от нескольких центнеров (в лесотундре) до нескольких тонн. Для всех лесов характерно поступление опада на протяжении всего вегетационного периода. В лесах умеренного климатического пояса максимумы приходятся на осенние и весенние месяцы. Заметно различается запас опада по годам. Качество опада в первую очередь определяется исходным материалом. Листья и хвоя разных пород заметно различаются по зольности, составу зольных элементов, иногда по некоторым биохимическим свойствам (содержанию дубильных веществ, смол и т.д.) Содержание таких важных для гумусообразования веществ, как лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза, близко у многих растений. Поэтому (различия в свойствах гумуса определяются в первую очередь условиями разложения, в том числе количеством опада, особенностями почвы, воздействием микроорганизмов и животных и т. д.
Химический состав опада хвои и листьев претерпевает одинаковые изменения. По сравнению с зелеными листьями и хвоей опад беден азотом, фосфором, калием и богат кальцием. С опадом на поверхность почвы поступает 20-80 кг зольных веществ и 10-40 кг азота. Дальнейшая их судьба определяется условиями разложения опада, от которых зависит степень закрепления зольных веществ в подстилке. Разложение таких веществ, как целлюлоза, протеин, эфирорастворимые соединения, протекает значительно медленнее, чем разложение водорастворимых соединений, поэтому их содержание или слабо уменьшается или несколько возрастает. Круговорот опада усиливается под влиянием животных. Их роль проявляется уже тогда, когда листья и хвоя еще функционируют на растениях. Листогрызущие насекомые поедают листья и ускоряют этим круговорот. Но особенно четко проявляется воздействие животных на круговорот при разложении опада. Личинки разных групп насекомых, черви, используя опад в пищу, измельчают его, изменяют химический состав, перемешивают с почвой, иногда затаскивают на глубину.
Источник