Влияние крупных лесных пожаров на мерзлотные палевые почвы Лено-Вилюйского водораздела

В результате катастрофических пожаров 2021 г. в Центральной Якутии полностью выгорели леса на огромных территориях – погиб древостой, деградировали лесная подстилка и верхние органогенные горизонты почвы. Резко изменился водно-температурный режим мерзлотных почв, развивающихся в условиях близкого залегания многолетнемерзлой толщи к дневной поверхности. Цель работы – изучение влияния пожара на морфологические и физико-химические свойства палевых почв в первые годы после пожара после гибели древостоя, выгорания подстилки и органогенного слоя почвы. Объект исследования – мерзлотные палевые слабоосолоделые суглинистые почвы в лиственничных лесах Лено-Вилюйского водораздела. Дана подробная информация о растительности, морфогенетическом строении почвенных профилей, проведена параметризация полевой влажности, содержания гумуса, потерь при прокаливании, реакции почвенной среды, суммы обменных оснований и гранулометрического состава почв. Выявлено, что поступление на поверхность продуктов горения в виде золы вызывает подщелачивание с параллельным значительным уменьшением содержания органического углерода в поверхностных слоях. Почвы контрольного участка и гари сильно различаются по морфологическому строению: на гари сформирован пирогенный слой небольшой мощности со слабым экранирующим эффектом, активизировались процессы перемешивания грунта, из-за чего нарушаются горизонтально-направленные естественные границы почвенных горизонтов. Уничтожение теплоизолирующего слоя в виде напочвенного покрова и органогенных отложений способствует сильному нагреву почвы, начинается повышение температуры почвенной массы, увеличение глубины сезонного протаивания. Таяние верхних слоев многолетней мерзлоты и освобождение ранее консервированной влаги приводит к насыщению почвы влагой, что при промерзании почв в зимний период активизирует криотурбацию. В почвах, не тронутых пожарами, мерзлотное перемешивание почвенного профиля выражено слабо. Временное переувлажнение почв на плохо дренируемых грунтах в первые годы после пожаров повышает валеж древесного яруса из-за снижения механического сцепления корней деревьев с грунтом.

1. Тарабукина В.Г., Саввинов Д.Д. Влияние пожаров на мерзлотные почвы. Новосибирск: Наука; 1990. 120 с.

2. Тарабукина В.Г., Шумилов Ю.В. Пирогенная трансформация лесных почв в условиях криолитозоны. В кн.: Бахмет О.Н., Ахметова Г.В. (ред.) Продуктивность и устойчивость лесных почв: Материалы III Международной конференции по лесному почвоведению, г. Петрозаводск, 7–11 сентября 2009 г. Петрозаводск: КарНЦ РАН; 2009. C. 112–116.

3. Мергелов Н.С. Постпирогенная трансформация почв и запасов почвенного углерода в предтундровых редколесьях Колымской низменности: каскадный эффект и обратные связи. Известия РАН. Серия географическая. 2015;(3):129–140. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2015-3-129-140

4. Desyatkin A., Fedorov P., Filippov N., Desyatkin R. Climate change and its influence on the active layer depth in Central Yakutia. Land. 2021;10(1):1–3. https://doi.org/10.3390/land10010003

5. Jones B.M., Grosse G., Arp C.D., et al. Recent Arctic tundra fire initiates widespread thermokarst development. Scientific Reports. 2015;5(1):1–13. https://doi.org/10.1038/srep15865

6. Yanagiya K., Furuya M. Post-wildfire surface deformation near Batagay, Eastern Siberia, detected by Lband and C-band InSAR. Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2020;125(7):e2019JF005473. https://doi.org/10.1029/2019JF005473

7. Fedorov A.N. Permafrost landscape research in the northeast of Eurasia. Earth. 2022;3(1):460–478. https://doi.org/10.3390/earth3010028

8. Desyatkin R., Okoneshnikova M., Ivanova A., et al. Dynamics of vegetation and soil cover of pyrogenically disturbed areas of the northern taiga under conditions of thermokarst development and climate warming. Land. 2022;11(9):1594. https://doi.org/10.3390/land11091594

9. Sofronov M.A., Volokitina A.V., Kajimoto T., et al. Zonal peculiarities of forest vegetation controlled by fires in Northern Siberia. Eurasian Journal of Forest Research. 2000;1:51–59.

10. Desyatkin R.V., Desyatkin A.R. The effect of increasing active layer depth on changes in the water budget in the cryolithozone. Eurasian Soil Science. 2019;52(11): 1447–1455. https://doi.org/10.1134/S1064229319110036

11. Добровольский Г.В. Деградация и охрана почв. М.: Издательство МГУ; 2002. 654 с. Dobrovolskiy G.V. Soil degradation and protection. Moscow: Moscow State University Publishing House; 2002. 654 p. (In Russ.)

12. Dymov A.A., Dubrovsky Y.A., Gabov D.N. Pyrogenic changes in iron-illuvial podzols in the middle taiga of the Komi Republic. Eurasian Soil Science. 2014;47(2): 47–56. https://doi.org/10.1134/S1064229314020045

13. Зайдельман Ф.Р., Шваров А.П. Пирогенная и гидротермическая деградация торфяных почв, их агроэкология, песчаные культуры земледелия, рекультивация. М.: Издательство МГУ; 2002. 168 с.

14. Краснощеков Ю.Н. Влияние пирогенного фактора на серо-гумусовые почвы сосновых лесов в Центральной экологической зоне Байкальской природной территории. Сибирский лесной журнал. 2014;(2):43–52.

15. Чевычелов А.П. Пирогенез и постпирогенные трансформации свойств и состава мерзлотных почв. Сибирский экологический журнал. 2002; 9(3):273–277.

16. Shur Y.L., Jorgenson M.T. Patterns of permafrost formation and degradation in relation to climate and ecosystems. Permafrost and Periglacial Processes. 2007; 18(1):7–19. https://doi.org/10.1002/ppp.582

17. Петров Д.Г. Пирогенные почвы бореальных и субарктических областей России: динамика свойств и информационная роль: Автореф. дис. … канд. географ. наук. М.; 2023. 28 с.

18. Прокушкин С.Г., Богданов В.В., Прокушкин А.С. и др. Послепожарное восстановление органического вещества в напочвенном покрове лиственничников криолитозоны центральной Эвенкии. Известия РАН. Серия биологическая. 2011;2:227–234.

19. Карпель Б.А., Короходкина В.Г. Изменение почвенных условий после пожаров. В кн.: Щербаков И.П. (ред.) Лесные пожары в Якутии и их влияние на природу леса. Новосибирск: Наука; 1979. С. 75–87.

20. Тарабукина В.Г. Пирогенез и его влияние на экологическое состояние почв северной тайги. В кн.: Саввинов Д.Д. (ред.) Прикладная экология Севера: опыт проведенных исследований, современное состояние и перспективы: Материалы Международной научно-практической конференции, г. Якутск, 20–21 марта 2003 г. Якутск: Институт прикладной экологии Севера АН РС(Я); 2003. С. 174–177.

21. Certini G. Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia. 2005;143:1–10. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1788-8

22. Tsibart A.S., Gennadiev A.N. The influence of fires on the properties of forest soils in the Amur River basin (the Norskii Reserve). Eurasian Soil Science. 2008; 41(7):686–693. https://doi.org/10.1134/S1064229308070028

23. Startsev V.V., Dymov A.A., Prokushkin A.S. Soils of postpyrogenic larch stands in Central Siberia: Morphology, physicochemical properties, and specificity of soil organic matter. Eurasian Soil Science. 2017;50(8): 885–897. https://doi.org/10.1134/S1064229317080117

24. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3: многолетние данные. Выпуск 24 Якутская АССР. Книга 1, Части 1–6. Смирнова Н.С. (ред.). Л.: Гидрометеоиздат; 1989. 607 с.

25. Погода в Бердигестяхе. Погода и климат. http://www.pogodaiklimat.ru/history/24758_2.htm. (дата обращения: 01.06.2024).

26. Стручков А.А., Николаев А.А. Оценка лесопожарного состояния Горного улуса Республики Саха (Якутия). Вестник СВФУ. Серия «Науки о земле». 2021;2(22):22–32.

27. Щербаков И.П. Лесной покров Северо-Востока СССР. Новосибирск: Наука; 1975. 343 с.

28. Андреев В.Н., Галактионова Т.Ф., Перфильева В.И., Щербаков И.П. Основные особенности растительного покрова Якутской АССР. Якутск: ЯФ СО АН СССР; 1987. 156 с.

29. Национальный атлас почв Российской Федерации. Под общ. ред. С.А. Шобы. М.: Астрель; 2011. 631 с.

30. Еловская Л.Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии. Якутск: ЯФ СО АН СССР; 1987. 172 с.

31. Полевой определитель почв России. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева; 2008. 182 с.

32. Еловская Л.Г., Коноровский А.К., Кузнецов Х.А. и др. Систематический список почв таежной зоны Якутии и их диагностические признаки. В кн.: Еловская Л.Г. (ред.) Почвы долин рек Лены и Алдана. Якутск:Якутское книжное издательство; 1965.С. 34–53.

33. Зольников В.Г., Еловская Л.Г., Тетерина Л.В., Черняк Е.И. Почвы Вилюйского бассейна и их использование. М.: Издательство АН СССР; 1962. 204 с.

34. Desyatkin R.V., Lesovaya S.N., Okoneshnikova M.V., Zaitseva T.S. Palevye (pale) soils of Central Yakutia: Genetic specificity, properties, and classification. Eurasian Soil Science. 2011;44(12):1304–1314. https://doi.org/10.1134/S1064229311120027

35. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Издательство Московского университета; 1970. 487 с.

36. Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М.: Издательство АН СССР; 1958. 191 с.

37. Конспект флоры Азиатской России: Сосудистые растения. Байков К.С. (ред.). Новосибирск: Издательство СО РАН; 2012. 640 с.

38. Матвеев П.М., Матвеев A.M. Лесная пирология. Красноярск: СибГТУ; 2002. 316 с.

39. Цибарт А.С., Геннадиев А.Н. Направленность изменения лесных почв Приамурья под воздействием пирогенного фактора. Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2009;(3):66–74.

40. Гынинова А.Б., Сымпилова Д.П. Изменение свойств дерново-лесных почв под влиянием пожаров. В кн.: Почвы Сибири, их использование и охрана. Новосибирск: Наука; 1999. С. 120–124.

41. Десяткин Р.В., Николаева М.Х., Иванова А.З. и др. Влияние крупных лесных пожаров 2021 года на растительность и почвы на территории распространения легких почвообразующих пород Центральной Якутии. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024;(118):231–275. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-118-231-275