Изменение органического вещества таежных почв в процессе естественного лесовозобновления растительности после рубок (средняя тайга Республики Коми)

Full text

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 1, с. 39–47
39
*ВВЕДЕНИЕ
Таежные леса являются основным биомом Ев
ропейского севера России. Освоение природных
богатств леса, а в частности проведение рубок
главного пользования привели к существенному
изменению лесного покрова этого региона. К на
стоящему времени более 25% лесной территории
Республики Коми затронуто различными спосо
бами рубок [20]. Исследования на территории
Коми и в других регионах Севера России показа
ли, что рубки леса оказывают существенное эко
логическое влияние на все компоненты таежных
экосистем. Так, при сведении леса выявлены кар
динальные изменения ландшафтов, приводящие
к внутригодовому перераспределению водного
стока [31], химического состава водотоков [8],
мощности снежного покрова [34]. На вырубках
наблюдается изменение энергетических потоков
* Работа выполнена при финансовой поддержке грантов
РФФИ (110401241а, 130400570а, 120490700 моб_ст),
гранта МК1027.2013.4 и программы Президиума РАН
№ 12П41065.
солнечной радиации, альбедо поверхности, тем
пературы почв [10, 29], а также показателей био
логической активности [1]. Возобновление рас
тительности после сплошнолесосечных рубок
происходит через смену пород, что способствует
изменению качественного и количественного со
става растительного опада, поступающего на по
верхность почв, изменению морфологических
свойств подстилок [5]. До момента смыкания
крон древесных растений лидирующая роль в по
ступлении растительного опада остается за расте
ниями напочвенного покрова, изменяющимися в
зависимости от микроклиматических условий.
На молодых вырубках проявляется доминирова
ние мхов и трав, при некотором уменьшении
вклада кустарничков. В ходе естественного возоб
новления растительности увеличивается содер
жание химических элементов растительного опа
да быстро минерализуемых компонентов – воз
растает доля листьев и ветвей лиственных пород
деревьев. Это приводит к увеличению поступле
ния на поверхность почв азота, кальция и ряда
других элементов [9].
ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТАЕЖНЫХ ПОЧВ
В ПРОЦЕССЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЯ
РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОСЛЕ РУБОК
(СРЕДНЯЯ ТАЙГА РЕСПУБЛИКИ КОМИ)*
© 2014 г. А. А. Дымов
1
, Е. Ю. Милановский
2
1
Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, 167982, Сыктывкар,
ул. Коммунистическая, 28
e&mail: aadymov@gmail.com
2
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
Поступила в редакцию 22.03.2012 г.
Показано, что для ненарушенных подзолистых почв и подзолов литобарьерных характерны близкие
закономерности распределения гидрофильных и гидрофобных фракций гумусовых веществ (
ГВ
) в
верхних генетических горизонтах. Концентрации отдельных фракции ГВ в минеральных горизон
тах в значительной мере определяются гранулометрическим составом почв. В лесных подстилках
вторичных фитоценозов, формирующихся после рубки ельников, на суглинистых отложениях на
блюдается увеличение гидрофильных соединений, при уменьшении доли лигниноподобных орга
нических соединений. В минеральных горизонтах почв вторичных фитоценозов выявлено увеличе
ние доли AlFeгумусовых соединений. Предложено использовать степень гидрофильности (
D
H
)
для характеристики особенностей органического вещества таежных почв. Показано, что в элюви
альных горизонтах молодой вырубки наблюдается увеличение содержания фракций окклюдиро
ванного и связанного с минералами (плотность 1.6–2.2 г/см
3
) органического вещества.
Ключевые слова:
лесные почвы, почвенное органическое вещество, рубка леса, хроматография гид
рофобного взаимодействия.
DOI:
10.7868/S0032180X14010043
УДК 631.445.2:631.417:630*231(470.1)
ХИМИЯ
ПОЧВ

40
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ДЫМОВ, МИЛАНОВСКИЙ
В виде стволовой древесины при преобладаю
щих сплошнолесосечных рубках из экосистемы
извлекается до 44% углерода фитомассы древо
стоя [4]. Большая часть органической массы дре
востоя остается на вырубках в виде корней [3],
порубочных остатков и пней, относящихся к
крупным древесным остаткам (
КДО
) [15, 26, 37, 42],
являющихся длительными источниками (“очага
ми поступления”) как органических, так и мине
ральных элементов. КДО в значительной степени
окисляются за счет действия базидиальных гри
бов, инициируя увеличение эмиссии углекислого
газа с территории вырубок. Оставшаяся часть ор
ганического вещества (
ОВ
) перерабатывается в
детритных пищевых цепях лесных экосистем и
пополняет пул почвенного углерода [25]. Терри
тории необлесенных вырубок являются источни
ком углекислого газа, благодаря повышенной ми
нерализации ОВ. После смыкания крон древес
ных растений, формирующихся на вырубках,
насаждения становятся “стоком” углерода из ат
мосферы [32]. Основным и наиболее стабильным
является пул углерода лесных почв, составляю
щий по различным подсчетам от 40 до 60% угле
рода всего биогеоценоза [2, 19, 41]. Процессы
трансформации ОВ в почвах при естественном
возобновлении растительности на вырубках ис
следованы в меньшей степени, по сравнению с
сукцессионной сменой древесной растительно
сти и напочвенного покрова. Не изученными
остаются изменение форм и функциональных
особенностей органического вещества [40]. Зна
чительная часть таежных почв расположена в
климатических условиях, характеризуемых пре
обладанием количества выпадающей влаги над
испарением. В бореальной зоне именно сродство
органических соединений к воде обусловливает
их способность находиться в растворе, мигриро
вать в водных потоках или оставаться на месте
своего образования, формируя определенную
дифференциацию гумусового профиля почв. Ис
пользуя в качестве системного признака способ
ность ГВ вступать в гидрофобные взаимодей
ствия в лабораторных условиях, возможно вос
произвести генетическое природное свойство
сродства ГВ к воде [39], которая является движу
щей силой и непременным участником процесса
почвообразования.
Цель работы заключалась в изучении законо
мерностей изменения содержания амфифильных
компонентов гумусовых веществ и органического
вещества, входящего в различные денсиметриче
ские фракции почв, в ходе естественного лесовоз
обновления после рубок главного пользования
ельника черничного и сосняка брусничнозеле
номошного.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Для изучения влияния сплошнолесосечных
рубок были исследованы два хроноряда вырубок в
среднетаежной зоне РК. Первый хроноряд (Усть
Куломский рн) представлен участками, на кото
рых происходит возобновление растительности
после сплошнолесосечной рубки ельника чер
ничного формирующегося на суглинистых под
золистых почвах. Исследуемые сообщества рас
положены в южной части Тиманского кряжа, на
возвышенности Джежимпарма, состоящей из се
рии рассеченных высоких гряд и холмов, с абсо
лютными высотами 250–320 м [28]. Исследовали
почвы коренного ельника (1УК), молодой вы
рубки (2УК) и почвы лиственнохвойного леса,
развивающегося после рубки ельника (3УК).
Второй хроноряд представлен участками, на
которых происходит естественное возобновление
растительности после рубки сосняка бруснично
зеленомошного (Прилузский рн). Объекты ис
следования расположены на южном пределе
среднетаежной подзоны. В геоморфологическом
отношении они принадлежат территории Выче
годской части ВычегодскоМезенской равнины,
характеризующейся преобладанием плоских во
доразделов [6]. В работе проанализированы поч
вы трех участков, на которых рубку проводили в
1994 (2ПР), 1983 (3ПР), а также контрольный
участок (1ПР)
–
сосняк брусничнозеленомош
ный (недоруб, оставленный в ходе лесозаготов
ки). В статье проанализированы особенности ор
ганического вещества почв пасечных участков, не
испытывающих прямого воздействия тяжелой аг
регатной техники [21]. Исследуемые разрезы за
ложены в межкроновых пространствах.
Растительность и морфологическая характе
ристика почв исследуемых участков подробно
описаны ранее [9, 12, 28]. В табл. 1 приведены
краткие описания объектов исследования.
Химический анализ почв выполнен классиче
скими методами [30] в экоаналитической лабо
ратории “Экоаналит” Института биологии Ко
ми НЦ УрО РАН, аккредитованной в Системе
аккредитации аналитических лабораторий (цен
тров) Росстандарта России (аттестат РОСС
RU.0001.511257 от 16 апреля 2009). Общее содер
жание углерода и азота определяли на анализато
ре EA1100 (Carlo Erba). Обменные катионы из
влекали ацетатноаммонийной вытяжкой (рН 7)
с последующим определением на атомноэмис
сионном спектрофотометре ICP Spectro ciros.
рН водной и солевой суспензий – потенциомет
рически со стеклянным электродом.
Для изучения амфифильных компонентов ГВ
органического вещества почв использовали жид
костную хроматографию гидрофобного взаимо
действия. Хроматографическое фракционирова
ние проводили на колонке 1
×
10 см с гидрофоби

ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТАЕЖНЫХ ПОЧВ 41
зированным гелем агарозы (Octyl Sepharose CL4В,
Pharmacia) на хроматографе BioLogic LP (BioRad,
USA) в трехкратной повторности. Оптическая
плотность элюата измерялась при 280 нм. Анализи
ровали щелочные экстракты (0.1 н. NaOH) соотно
шение почва : раствор (1 : 10). От минеральных при
месей экстракт и растворенные препараты очищали
центрифугированием (10000 об./мин, в течении
20 мин). Элюирование ГВ сорбировавшихся на
матрице геля осуществляли путем постепенного
ослабления их гидрофобных контактов с матри
цей геля. Сначала 0.05 М ТРИСНСl буфером
при негативном градиенте концентрации суль
фата аммония, а потом, при возрастающей кон
центрации додецилсульфата натрия (ДДСNa) в
буфере. Последнюю фракцию десорбировали
раствором 5 мМ ЭТДА + 0.2 н. NaOH. Особен
ности используемого метода подробно описаны
ранее [22].
Относительное содержание фракций ГВ,
определяли по площади каждой хроматографиче
ской фракции, выраженной в процентах от общей
площади хроматографических пиков с помощью
программы обработки хроматографических дан
ных МультиХром (Амперсенд, Россия). Хромато
графическое фракционирование позволяет раз
делить ГВ на 5 молекулярногомогенных фрак
ций, которые в определенной доле встречаются
во всех исследованных образцах. Согласно [22],
можно предположить, что для почв подзолистого
типа первые две фракции представлены наиболее
гидрофильными и реакционноактивными веще
ствами. Третий и четвертый пики связаны с ком
понентами ГВ, образующимися в результате раз
ложения органических остатков in situ, и вероятно
представлены лигнино и целлюлозоподобными
соединениями. Пятый пик представлен Fe(Al)гу
мусовыми соединениями. Степень гидрофильно
сти ГВ (
D
H
) определяли как отношение суммы
площадей гидрофильных (1 и 2 фракций) к сумме
площадей гидрофобных (3–5 фракций) компо
нентов ГВ.
Денсиметрическое фракционирование прово
дили согласно методическим разработкам [35,
38].
Фракцию свободного органического веще
ства (
FPOM
) отделяли раствором поливольфра
мата натрия с плотностью 1.60
±
0.03 г/см
3
. Ок
клюдированное органическое вещество (
OPOM
)
извлекали раствором поливольфрамата с этой же
плотностью, но после обработки ультразвуком
(при мощности 150 Дж/см
3
). Фракции, связанные
с минеральной составляющей, разделяли на HF
1
(плотность от 1.6–2.2 г/см
3
) и HF
2
(плотность бо
лее 2.2 г/см
3
). После добавления раствора поли
вольфрамата суспензии взбалтывали в течении
10 мин, и центрифугировали при 10000 об/мин в
течении 20 мин. После отделяли надосадочную
жидкость и осадок. Полученные фракции от
фильтровывали от поливольфрамата на установке
Millipore через кварцевые фильтры (Macherey
Nagel GF5) с размером пор 0.4 мкм с использова
ние вакуумного насоса. Осадок на фильтре про
мывали небольшим количеством воды, количе
ственно переносили в фарфоровые чашки, высу
шивали на песчаной бане при температуре около
60
°
С и взвешивали.
Таблица 1.
Краткая характеристика объектов исследования
Уча
сток Го д
рубки Тип л ес а Состав
древостоя
Возраст
древо
стоя, лет Тип почвы Строение
профиля опорных
разрезов
Хроноряд 1 (Х1)
1УК – Ельник черничный 6Е4Пх + Б 60–230 Подзолистая иллюви
альножелезистая OELELhfЕ2
BEBBCC
2УК 2002 Лиственнохвойный кустар
ничковозеленомошный мо
лодняк
3Е3Б4Р 6 Подзолистая иллюви
альногумусовожеле
зистая поверхностно
глееватая
OELghELfhg
Е2EBBBC
3УК 1970 Березняк кустарничковозе
леномошный 7Б2Е1Пх 38 Подзолистая глубоко
глееватая OELnEBBBCg
Хроноряд 2 (Х2)
1ПР – Сосняк брусничнозелено
мошный 8С2Ос 110 Подзол литобарьерный OEBHFDeDg
2ПР 1994 Брусничнодолгомошный
молодняк 4Б4Ос2С + Е 10 Торфянистоподзол гле
евый литобарьерный ОEgBHFg/
BGfnDegDg
3ПР 1983 Березняк брусничнодолго
мошный 9Б1Ос + Е + С 21 Подзол литобарьерный
глееватый OEgBHFgDeg
Dg

42
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ДЫМОВ, МИЛАНОВСКИЙ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На европейском Севере на значительных тер
риториях после рубки древостоев хвойных пород
происходит естественное возобновление лист
венными древесными растениями. На месте сос
няков брусничнозеленомошных и ельников чер
ничных после рубки формируются лиственные и
лиственнохвойные молодняки. В течение пер
вых 40–50 лет после рубки наблюдается домини
рование в древесном ярусе лиственных с приме
сью хвойных пород.
Ранее [7] было показано, что для почв необле
сившихся вырубок средней тайги характерно вре
менное развитие гидроморфизма. На исследуе
мых нами участках процессы заболачивания почв
наиболее наглядно проявляются на водораздель
ных пространствах – хроноряда Х2. Существен
ное влияние на изменение почв оказывает бли
зость трелевочных волоков, способствующих пе
реуплотнению верхних минеральных горизонтов,
препятствующих латеральному движению влаги и
активации процессов заболачивания. Для почв
первого хроноряда процессы переувлажнения
также имеют место, но морфологически выраже
ны в меньшей степени, благодаря более расчле
ненному рельефу.
В почвах вторичных лесов и молодых вырубок
происходит изменение кислотности и возраста
ние степени насыщенности основаниями (табл. 2).
Изменения физикохимических свойств наибо
лее контрастно проявляются в подстилках почв,
формирующихся на суглинистых отложениях
(хроноряд Х1).
Во всех исследованных почвах хроноряда Х1
выявлено доминирование наиболее гидрофиль
ных фракций в составе щелочерастворимого ОВ
Таблица 2.
Физикохимические свойства исследуемых почв
Участок Горизонт Гл у б и н а ,
см
рН Обменные основания
V
*C
C/N
0.1 н. NaOH
растворимый
углерод,
% от С общ
Н
2
ОKCl Сa
2+
Mg
2+
%
смоль(экв)/кг
Хроноряд Х1**
1УК O 0–3 3.8 3.1 6.9 0.4 12 33.0 24 16
EL 3–6 4.3 3.7 0.03 0.02 1 0.98 12 12
ELhf 6–12 4.0 3.4 0.2 0.2 2 2.55 16 39
2УК O 0–4 3.7 2.9 19.0 1.2 20 45.7 37 17
ELgh 4–20 4.3 3.7 0.2 0.1 3 1.3 15 19
ELfhg 20–44 4.3 3.8 0.2 0.1 2 1.73 13 23
3УК O 0–4 5.6 5.5 42.9 11.8 65 48.6 26 11
ELn 4–20 4.3 3.6 0.2 0.1 3 0.78 15 16
EB 20–44 4.9 3.8 0.6 0.2 8 0.48 10 12
Хроноряд Х2
1ПР O1 0–3 4.0 3.1 11.3 2.7 17 48.90 40 9
O2 3–5 4.1 3.2 5.1 1.3 9 43.30 34 14
E 5–17 4.7 3.9 – – – 0.40 13 28
BHF 17–39 5.1 4.6 – – – 0.23 17 21
2ПР O1 0–6 4.4 3.5 10.0 2.2 14 40.0 34 8
O2 6–12 4.4 3.6 7.4 1.5 17 21.2 21 35
Eg 12–18 4.8 3.8 0.4 0.0 7 0.5 13 24
BHFg 18–37 5.0 3.8 0.2 0.1 5 0.5 7 18
3ПР O1 0–5 4.6 3.3 10.7 3.1 16 48.5 32 7
O2 5–9 4.5 3.4 5.1 1.3 12 28.0 20 25
Eg 9–20 4.5 3.4 0.1 – 2 0.3 23 19
BHFg 20–35 5.6 4.6 – – – 0.25 11 14
* Степень насыщенности основаниями.
** По [28].
Примечание. Прочерк – не обнаружено.

ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТАЕЖНЫХ ПОЧВ 43
(табл. 3). Максимальное количество органиче
ских соединений, связанных с лигнино и целло
люзоподобными соединениями, выявлено в под
горизонтах подстилок. Для почвы контрольного
участка 1УК наблюдается увеличение доли наи
более гидрофильных соединений вниз по профи
лю. В минеральных горизонтах контрольного
участка возрастает доля органоминеральных со
единений пятой фракции. Основные закономер
ности изменения почвенного органического ве
щества, выявленные в почвах хроноряда Х1, про
являются в возрастании доли гидрофильных
органических соединений первой и второй фрак
ции в подстилках. Наблюдается тенденция
уменьшения содержания третьей и четвертой
фракций ОВ, что в значительной степени опреде
ляется изменением качественного и количе
ственного состава растительного опада в ходе ле
совозобновления. В минеральных горизонтах
вторичных фитоценозов выявлено статистически
достоверное возрастание растворимых органо
минеральных соединений пятой фракции, по
сравнению с соответствующими горизонтами
контрольного участка (1УК). Вероятно, это свя
зано с увеличением содержания низкомолекуляр
ных органических соединений, способствующих
извлечению соединений железа и алюминия из
минеральных горизонтов почв [36]. С другой сто
роны, это может определяться развитием оглее
ния, в результате которого происходит накопле
ние соединений железа и алюминия, способных к
реакциям комплексообразования [14]. Кроме
этого, существенное влияние оказывает значение
величины рН почвенных растворов. Увеличение
рН в кислых почвах будет способствовать увели
чению перехода соединений железа и алюминия в
ионную форму. При смене основных эдификато
ров лесных сообществ наблюдается уменьшение
кислотности почв, наиболее контрастно проявля
ющееся при сравнении подстилок участков 1УК
и 3УК (табл. 2).
Та бл ица 3 .
Относительное содержание хроматографических фракций (среднее из трех измерений) в составе поч
венного органического вещества
Разрез Горизонт Глубина, см Номер фракции
D
H
12345
Хроноряд 1
1УК О 0–3
40.2 ± 0.8 16.9 ± 2.9 17.1 ± 2.6 24.4 ± 4.0 1.4 ± 1.0
1.3
EL 3–6
54.2 ± 2.5 4.8 ± 2.1 21.9 ± 5.1 9.2 ± 4.5 9.9 ± 3.1
1.4
ELhf 6–12
59.5 ± 6.5 8.8 ± 4.2 15.3 ± 8.8 11.1 ± 4.8 5.3 ± 2.4
2.1
2УК O 0–4
42.6 ± 2.5 15.7 ± 6.9 16.7 ± 0.8 22.4 ± 5.7 2.6 ± 0.7
1.4
ELgh 4–20
54.0 ± 1.5 7.6 ± 3.0 6.9 ± 1.9 7.6 ± 0.7 23.9 ± 2.3
1.6
ELfhg 20–44
45.7 ± 2.7 1.2 ± 0.6 1.2 ± 1.1 5.1 ± 0.7 46.7 ± 2.1
0.9
3УК O 0–4
51.4 ± 4.0 18.4 ± 1.8 14.2 ± 3.1 14.9 ± 1.8 1.0 ± 0.9
2.3
ELn 4–20
38.9 ± 5.5 2.4 ± 1.8 4.3 ± 2.8 5.8 ± 1.1 48.7 ± 5.5
0.7
EB 20–44
37.5 ± 7.9 2.8 ± 0.5 12.3 ± 10.1 9.4 ± 5.6 39.0 ± 8.2
0.7
Хроноряд 2
1ПР O1 0–3
54.0 ± 4.2 12.8 ± 4.4 14.5 ± 1.6 17.2 ± 1.8 1.5 ± 0.8
2.0
O2 3–5
48.6 ± 3.9 10.6 ± 4.2 20.1 ± 2.8 19.4 ± 5.7 1.3 ± 1.0
1.5
E5–17
67.7 ± 8.0 2.5 ± 1.4 11.5 ± 4.0 10.2 ± 8.3 8.1 ± 1.6
2.4
BHF 17–39
63.1 ± 9.3 1.31 ± 1.0 6.4 ± 2.5 8.7 ± 6.3 20.4 ± 4.0
1.8
2ПР O1 0–6
55.3 ± 2.1 15.8 ± 0.6 19.6 ± 3.7 9.9 ± 1.3 0.70 ± 0.1
2.4
O2 6–12
42.9 ± 2.8 13.3 ± 3.5 19.5 ± 4.8 21.6 ± 7.9 1.7 ± 1.0
1.3
Eg 12–18
47.0 ± 6.4 2.5 ± 2.1 2.45 ± 1.8 6.3 ± 4.8 41.8 ± 12.0
1.0
BHFg 18–37
50.9 ± 7.5 3.3 ± 0.7 3.7 ± 1.1 6.8 ± 4.0 35.2 ± 18
1.2
3ПР O1 0–5
47.2 ± 1.0 14.4 ± 3.5 13.2 ± 4.2 23.4 ± 0.5 1.7 ± 0.9
1.6
O2 5–9
54.6 ± 3.1 8.54 ± 4.6 16.4 ± 5.2 18.9 ± 3.2 1.6 ± 0.9
1.7
Eg 9–20
58.0 ± 5.9 1.4 ± 0.7 9.1 ± 4.5 22.8 ± 7.6 8.7 ± 2.9
1.5
BHFg 20–35
43.6 ± 2.4 1.7 ± 2.5 4.0 ± 2.4 5.7 ± 3.1 44.9 ± 4.1
0.8
Примечание. ± – среднеквадратичное отклонение.

44
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ДЫМОВ, МИЛАНОВСКИЙ
В почвах второго хроноряда – возобновление
растительности после рубки сосняка бруснично
зеленомошного – в течение первого десятилетия
наблюдается возрастание степени гидроморфно
сти почв, увеличивается мощность подстилки
(преимущественно за счет увеличения вклада мо
хового очеса), развиваются процессы оглеения,
интенсивность проявления которых ослабевает
по мере развития древесного яруса [12].
Значительное количество органических ве
ществ (табл. 2) и отдельных гидрофильных фрак
ций ГВ сосредоточено в лесных подстилках (табл. 3).
В верхних минеральных горизонтах почв, разви
тых на песках, отмечено существенно меньшее
содержание углерода и низкое содержание от
дельных амфифильных фракций, по сравнению с
почвами развитыми на суглинистых отложениях.
Для почвы контрольного участка (1ПР) наблю
дается, характерное для бореальных почв, разви
тых на песчаных отложениях, распределение
фракций, проявляющееся в высоком содержании
третьей и четвертой фракций, и его уменьшения
вниз по профилю к иллювиальному горизонту.
Максимальная доля наиболее гидрофильной
(первой фракции) выявлено в подзолистом гори
зонте. Для иллювиального гор. BHF характерно
увеличение вклада органоминеральных соеди
нений пятой фракции. В почве участка 2ПР на
блюдается возрастание гидрофильности ОВ в
ферментативном подгоризонте подстилки (O1)
по сравнению с подстилкой контрольного участ
ка. В минеральных горизонтах почв вторичных
фитоценозов (2ПР, 3ПР) возрастает доля соеди
нений связанных с железом и алюминием.
Степень гидрофильности (
D
H
) существенно
различается в почвах рассматриваемых хроноря
дов (табл. 3). Для почвы коренного ельника наи
большей гидрофильностью характеризуется ил
лювиальный горизонт, наиболее гидрофобно
почвенное органическое вещество в подстилке, за
счет высокой доли лигниноподобных соедине
ний. В первые десятилетия после рубки происхо
дит усиление гидрофильности органического ве
щества, как в подстилке, так и элювиальном го
ризонте (2УК). В минеральных горизонтах
почвы березняка (3УК) наблюдается усиление
гидрофобной части, на фоне общего уменьшения
содержания углерода и доли лабильной (щелоч
норастворимой) фракции ОВ (табл. 2).
Для почв второго хроноряда выявлены более
высокие значения степени гидрофильности орга
нического вещества по сравнению с Х1. Для
почвы контрольного участка второго хроноряда
наблюдается максимальная степень гидро
фильности в элювиальном горизонте. Развитие
процессов гидроморфизма и усиление доли мхов
в напочвенном покрове способствуют увеличе
нию значений показателя
D
H
в ферментативном
подгоризонте подстилки О1 (2ПР). В почвах, ха
рактеризуемых развитием процессов оглеения
(2ПР, 3ПР), наблюдается усиление гидрофоб
ности ОВ минеральных горизонтов, по сравне
нию с соответствующими горизонтами контроль
ного участка.
Для почв таежных экосистем характерно пре
имущественно напочвенное поступление расти
тельных остатков. Водорастворимые продукты
гумификации опада мигрируют по профилю с
гравитационной влагой в минеральные горизон
ты профиля. Для всех исследуемых почв харак
терно преобладание в системе ПОВ гидрофиль
ных фракций ГВ. Это наиболее наглядно просле
живается при анализе верхних генетических
горизонтов почв. При этом существенную роль
играет гранулометрический состав грунтов и кли
матические особенности формирования почв. По
казано, что с увеличением гидрофобности фрак
ций ГВ происходит увеличение их молекулярной
массы, содержания углерода и ароматических
структур, коагулирующей способности, уменьше
ние содержания кислорода [13, 23, 24, 33]. Образо
вание отдельных фракций ГВ в значительной сте
пени определяется гидрологическими условиями
функционирования почв. Так, в условиях выру
бок наблюдается временное увеличение гидро
морфизма почв, что приводит к уменьшению пе
риода нахождения этих почв в окислительных
условиях. При поступлении ОВ из подстилки
происходит увеличение содержания органиче
ских соединений в почвенногрунтовых водах,
приводящих к усилению гидролиза минеральных
компонентов почв. Вероятно, это происходит на
фоне усложнения структуры ГВ, изменения ами
нокислотного состава [11] и кислотноосновных
свойств органического вещества [12]. Одним из
основных факторов, способствующих измене
нию гидрофильности органического вещества,
является качественный состав растительного
опада, поскольку в этом случае происходит изме
нение состава лигниновых соединений, вовлека
ющихся в биогеохимический цикл [16, 18], и со
держания низкомолекулярных органических со
единений, влияющих на амфифильные свойства
органического вещества [43]. Полученные данные
согласуются с усилением миграционной способно
сти органического вещества в почвах производных
лесов [27], возрастании мобилизации органических
веществ индивидуальной природы (танниды, низ
комолекулярные кислоты и др.) из компонентов
растительного опада в почвенный раствор при уве
личении степени гидроморфизма [17].
Результаты денсиметрического фракциониро
вания приведены для элювиальных горизонтов
хроноряда Х1 (табл. 4). Основную долю элюви
ального горизонта контрольного участка состав
ляют фракция HF
2
с плотностью более 2.2. г/см
3
.

ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТАЕЖНЫХ ПОЧВ 45
Существенный вклад вносит органоминераль
ная фракция HF
1
в которой сосредоточена часть
почв с плотностью от 1.6 до 2.2 г/см
3
. Окклюдиро
ванное и свободное органическое вещество со
ставляет десятые доли процентов, но при этом,
именно в этих фракциях содержится основное
количество органического углерода и азота. В
элювиальном горизонте молодой вырубки (2УК)
выявлено существенное возрастание доли орга
номинеральной фракции HF
1
, увеличение фрак
ции окклюдированного органического вещества,
по сравнению с почвой контрольного участка, что
в целом совпадает с увеличением запасов углеро
да как в подстилке, так верхних минеральных го
ризонтах [36]. Содержание органического углеро
да в рассматриваемой фракции значительно мень
ше, чем в почвах коренного ельника и участка 3УК.
Соотношение денсиметрических фракций, содер
жание в них углерода и азота в почве участка 3УК
близко к почве контрольного участка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Органическое вещество подзолистых почв,
сформированных под ельниками черничными, и
подзолов литобарьерных, развитых под сосняка
ми брусничнозеленомошными, незатронутыми
лесозаготовительной деятельностью, характери
зуется близкими закономерностями распределе
ния молекулярногомогенных фракций в верхних
генетических горизонтах. Основную долю ОВ со
ставляют гидрофильные фракции ГВ, отличаю
щиеся высокой миграционной и реакционной
способностью. Отличия в почвах, развитых на су
глинистых и песчаных отложениях, заключаются
в меньшем абсолютном содержании амфифиль
ных фракций ГВ в песчаных минеральных гори
зонтах по сравнению с суглинистыми, что опре
деляется общим содержанием ОВ.
Изменение экологических условий почвооб
разования на вырубках, переувлажнение почв на
первых стадиях послерубочной сукцессии, смена
хвойных пород на мелколиственные, включение
в процессы гумификации качественно иного опа
да нашли свое отражение в изменении амфифиль
ности органического вещества. Установлено, что в
результате смены растительности изменяются соот
ношения гидрофобных и гидрофильных компо
нентов ГВ. Наибольшие изменения происходят
на первых стадиях возобновления древесной рас
тительности на вырубках. При естественном лесо
возобновлении трансформация ОВ заключается в
формировании преимущественно гидрофильных
компонентов в подстилках. Реакционноактив
ные гидрофильные продукты гумификации в
почвах вырубок на первых стадиях лесовозобнов
ления, обуславливают кислотный гидролиз мине
ралов и накопление FeAlорганических соедине
ний в верхних минеральных горизонтах профиля.
Показано, что в верхних элювиальных горизонтах
молодой вырубки, формирующейся на суглини
стых отложениях, наблюдается возрастание ок
клюдированного вещества и органоминераль
ных фракций с плотностью 1.6–2.2 г/см
3
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1.
Антонов Г.И., Безкоровайная И.Н., Климченко А.В.,
Семенякин Д.А.
Ферментативная активность почв
после первого приема выборочной рубки в сосня
ках Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ.
2011. № 7. С. 61–66.
2.
Бобкова К.С.
Биологическая продуктивность и
компоненты баланса углерода в заболоченных ель
никах севера // Лесоведение. 2007. № 6. С. 45–54.
3.
Бобкова К.С.
Биологическая продуктивность хвой
ных лесов Европейского СевероВостока. Л.: Нау
ка, 1987. 156 с.
4.
Бобкова К.С., Лиханова Н.В.
Вынос углерода и эле
ментов минерального питания при сплошнолесо
сечных рубках древостоев ельников средней тайги //
Лесоведение. 2012. № 5. С. 43–56.
5.
Богатырев Л.Г., Демин В.В., Матышак Г.В., Са&
пожникова В.А.
О некоторых теоретических аспек
тах исследования лесных подстилок // Лесоведе
ние. 2004. № 4. С. 17–29.
6.
Варламов Г.И.
Рельеф // Производительные силы
Коми АССР. М.: Издво АН СССР, 1953. Т. I. C. 9–22.
7.
Дмитриев А.С.
Заболачивание и разболачивание
концентрированных вырубок в борахчернични
ках в бассейне Сысолы (Коми АССР). Автореф.
дис. … канд. с.х. наук. Сыктывкар, 1950. 16 с.
8.
Дымов А.А.
Химический состав водотоков в корен
ном еловом и производном лиственнохвойном
Таблица 4 .
Соотношение денсиметрических фракций
и содержание углерода в верхних минеральных гори
зонтах почв хроносерии (Х1)
Разрез Горизонт FPOM OPOM HF
1
HF
2
Доля фракций (% от массы почвы)
1УК ELg 0.2 0.1 9.7 90.0
2УК EL 1.1 4.2 39.5 55.2
3УК ELhg 0.9 0.1 8.4 90.6
Содержание углерода во фракциях
(% от массы фракции)
1УК ELg 20.0 24.9 1.0 0.2
2УК EL 26.2 6.9 2.7 0.6
3УК ELhg 19.8 30.1 0.8 0.2
Отношение C/N во фракциях почв
1УК ELg 32 37 9 4
2УК EL 30 39 17 8
3УК ELhg 22 43 7 5

46
ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ДЫМОВ, МИЛАНОВСКИЙ
лесах // Вода: химия и экология. 2013. № 4. С. 97–
101.
9.
Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А.
Растительный опад в коренном ельнике и листвен
нохвойных насаждениях // Лесной журнал. 2012.
№ 3. С. 7–18.
10.
Дымов А.А., Лаптева Е.М.
Влияние рубок главного
пользования на изменение температурного режи
ма среднетаежных подзолистых почв республики
Коми // Экологические функции лесных почв в
естественных и нарушенных ландшафтах: Матлы
IV Всерос. науч. конф. с междунар. участ. по лесно
му почвоведению. Ч. 1. Апатиты, 2011. С. 77–81.
11.
Дымов А.А., Лаптева Е.М., Бондаренко Н.Н., Мила&
новский Е.Ю., Завгородняя Ю.А.
Гу м у с о в ые в е щ е 
ства почв сосняка брусничнозеленомошного и
производных лиственнохвойных насаждений //
Экологические функции лесных почв в естествен
ных и нарушенных ландшафтах. Матлы IV Все
рос. науч. конф. с междунар. участ. по лесному
почвоведению. Ч. 1. Апатиты, 2011. С. 72–76.
12.
Дымов А.А., Милановский Е.Ю., Лаптева Е.М.
Из
менение почв и почвенного органического веще
ства в процессе естественного лесовозобновления
после рубки сосняка брусничнозеленомошного
//
Вестник МГУЛ–Лесной вестник. 2012. № 2. С. 67–72.
13.
Заварзина А.Г., Ванифатова Н.Г., Степанов А.А.
Фракционирование гуминовых кислот по относи
тельной гидрофобности, размеру и заряду методом
высаливания // Почвоведение. 2008
.
№ 12.
С. 1466–1474
.
14.
Зайдельман Ф.Р.
Процесс глееобразования и его
роль в формировании почв. М.: Издво Моск. ун
та, 1998. 316 с.
15.
Замолодчиков Д.Г.
Оценка пула углерода крупных
древесных остатков в лесах России с учетом влия
ния пожаров и рубок // Лесоведение. 2009. № 4.
С. 3–15.
16.
Карманов А.П., Кочева Л.С.
Целлюлоза и лигнин –
свойства и применение. Сыктывкар, 2006. 248 с.
17.
Кауричев И.С., Яшин И.М.
О фракционировании
водорастворимых органических веществ расти
тельных остатков методом адсорбционной хрома
тографии на угле // Известия ТСХА. 1973. № 1.
С. 122–128.
18.
Ковалева Н.О., Ковалев И.В.
Биотрансформация
лигнина в дневных и погребенных почвах горных
ландшафтов // Почвоведение. 2009. № 11. С. 1362–
1373.
19. Коренные еловые леса Севера: биоразнообразие,
структура, функции. СПб.: Наука, 2006. 337 с.
20. Леса Республики Коми / Под ред. Г.М. Козубова,
А.И. Таскаева. М., 1999. 332 с.
21. Лесная энциклопедия. М., 1986. Т. 2. 632 c.
22.
Милановский Е.Ю.
Гумусовые вещества почв как
природные гидрофобногидрофильные соедине
ния. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.
23.
Милановский Е.Ю., Васильева Н.А., Завгородняя Ю.А.,
Демин В.В.
Гуминовые кислоты – “ароматическое яд
ро с алифатической периферией”? // Матлы
V съезда Всероссийского общества почвоведов
им. В.В. Докучаева. РостовнаДону, 2008. С. 82.
24.
Милановский Е.Ю., Шеин Е.В.
Функциональная
роль амфифильных компонентов гумусовых ве
ществ в процессах гумусоструктурообразования и
в генезисе почв // Почвоведение. 2002. № 10.
С. 1201–1213.
25.
Мухин В.А., Воронин П.Ю.
Микогенное разложение
древесины и эмиссия углерода в лесных экосисте
мах // Экология. 2007. № 1. С. 24–29.
26.
Мухортова Л.В., Ведрова Э.Ф.
Вклад крупных дре
весных остатков в запасы органического вещества
лесных экосистем послерубочных восстанови
тельных сукцессий // Лесоведение. 2012. № 6.
С. 52–59.
27.
Новгородова Г.Г., Поздеев Е.Г.
Трансформация со
става гумуса в почвах производных насаждений
ельника липнякового // Стационарные биогеоце
нологические исследования на Урале. Екатерин
бург: УрО РАН, 2009. С. 97–118.
28. Путеводитель научной почвенной экскурсии.
Подзолистые суглинистые почвы разновозраст
ных вырубок (подзона средней тайги). Сыктывкар,
2007. 84 с.
29.
Рубцов М.В., Дерюгина А.А.
Промерзание и оттаи
вание почвы в лесу и на сельскохозяйственных
угодьях в таежной зоне Европейской территории
страны // Почвоведение. 1989. № 2. С. 45–51.
30. Теория и практика химического анализа почв /
Под ред. Л.А. Воробьевой. М., 2006. 400 с.
31. Трансформация экосистем севера в зоне интен
сивной заготовки древесины // Тр. Коми научного
центра УрО РАН № 154. Сыктывкар, 1997. 160 с.
32.
Уткин А.И.
Площадь поверхности лесных расте
ний: сущность, параметры, использование. М.:
Наука, 2008. 292 с.
33.
Шеин Е.В., Милановский Е.Ю.
Роль и значение ор
ганического вещества в образовании и устойчиво
сти почвенных агрегатов // Почвоведение. 2003.
№ 1. С. 53–61.
34. Экосистемы широколиственныххвойных лесов
южного Подмосковья / Под ред. Н.С. Касимова.
М., 2006. 180 с.
35.
Cerli C., Celi L., Kalbitz K., Guggenberger G., Kaiser K.
Separation of light and heavy organic matter fractions
in soil – testing for proper density cutoff and disper
sion level // Geoderma. 2012. № 170. Р. 403–416.
36.
Falsone G., Celi L., Caimi A., Simonov G., Bonifacio E.
The effect of clear cutting on podzolisation and soil car
bon dynamics in boreal forest (middle taiga zone, Rus
sia) // Geoderma. 2012. № 177–178. P. 27–38.
37.
Finer L., Mannerkoski H., Piirainen S., Starr M.
Car
bon and nitrogen pools in oldgrowth, Norway spruce
mixed forest in eastern Finland and changes associated
with clearcutting // Forest Ecology and Management.
2002. № 5880. P. 1–14.
38.
Grunewald G., Kaiser K., Jahn R., Guggenberger G.
Or
ganic matter stabilization in young calcareous soils as

ПОЧВОВЕДЕНИЕ № 1 2014
ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТАЕЖНЫХ ПОЧВ 47
revealed by density fractionation and analysis of lignin
derived constituents // Organic Geochemistry. 2006.
№ 37. Р. 1573–1589.
39.
Hutta M., Gora R., Halko R., Chalanyova M.
Some the
oretical aspects in the separation of humiс substances
by combined liquid chromatography methods // J. of
Chromatography A. 2011. № 1218. P. 8946–8957.
40.
Jandl R., Lindner M., Vesterdal L., Bauwens B., Baritz R.,
Hagedorn F., Johnson D.W., Minkkinen K., Byrne K.A.
How strongly can forest management influence soil
carbon sequestration? // Geoderma. 2007. № 137.
P. 253–268.
41.
Lal R.
Forest soils and carbon sequestration // Forest
ecology and Management 2005. № 220. Р. 242–258
.
42.
Palviainen M., Finer L., Laiho R., Shorohova E., Kapit&
sa E., Vanha&Majamaa I.
Carbon and nitrogen release
from decomposing Scots pine, Norway spruce and Sil
ver birch stumps // Forest Ecology and Management.
2010. № 259. P. 390–398.
43.
Stark S., Hilli S., Willfor S., Smeds A.I., Reunanen M.,
Penttinen M.
Composition of lipophilic compounds and
carbohydrates in the accumulated plant liter and soil
organic matter in boreal forest // European J. of Soil
Science. 2012. № 2. P. 65–74.