Актуальность проблемы. Сохранение природы и улучшение окружающей среды является одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества. Законодательство Российской Федерации провозглашает экологическую безопасность одним из значимых компонентов национальной безопасности Российской Федерации. На территории России основная часть лесных массивов сосредоточена в Сибири. В тоже время ленточные боры Алтая периодически подвергаются лесным пожарам, которые охватывают площади в десятки тысяч гектаров.
Так общая площадь, пройденная трансграничным пожаром на землях Ключевского лесничества 8−9 сентября, составила 12 945 га, в том числе лесная — 10 244 га. Пожаром повреждены лесные культуры на площади 2097,8 га.
Возникновение пожаров, их распространение и развитие во многом определяются погодными условиями. Лесные пожары являются одним из мощных природных факторов. Их влияние на лесообразовательные и лесовосстановительные процессы, вследствие значительных изменений экологических условий весьма велико.
В настоящее время участившиеся пожары оказывают серьезное воздействие на почвенный покров, растительность и животный мир.
Они приводят к значительному изменению экологических условий на гарях, и процесс лесовосстановления во многом зависит от напряженности этих постпирогенных факторов. Полное уничтожение огнем древесного яруса, травяного покрова, лесной подстилки способствует увеличению освещенности (Сапожников, 1976), а также увеличивает проникновение осадков в почву, изменяет ее температурный режим и приземного слоя воздуха (Фуряев, 1977).
Пожары возвращают сообщества на одну из более ранних стадий сукцессий. Сукцессионный процесс по скорости протекания зависит от рельефа местности. Направление сукцессионного процесса определяется гидротермическим режимом почв, солнечной инсоляцией, теплопотоками в почвенном профиле, а также степенью освещенности и другими почвенно-физическими факторами.
Ленточные боры Алтайского края занимают 16% от общей площади лесов края (Парамонов, Ишутин, 2001). Они являются своеобразной экосистемой, сформировавшейся в течение многих тысячелетий в экстремальных почвенно-климатических условиях. Но лесные пожары привели к образованию громадных площадей после пирогенных пустошейгорельников. При этом подрост при пожарах почти полностью погибает, и восстановительный процесс начинается с нуля. Восстановление сосны требует знания формирующихся запасов тепла и влаги на различных элементах мезорельефа. Поэтому комплексные исследования тепловых свойств и гидротермических режимов в профиле дерново-подзолистых почв в ленточных борах Алтайского края весьма актуальны.
Цель работы. Выявить особенности формирования теплофизических свойств и гидротермических режимов в дерново-подзолистых почвах и их влияние на возобновление сосны на гарях ленточных боров Алтайского Приобья.
Задачи исследований.
1) Изучить теплофизические характеристики дерново-подзолистых почв на различных элементах мезорельефа под естественным древостоем и на горельниках.
2) Изучить сезонную динамику тепла и влаги в почве горельников и под естественным лесным покровом. ч.
3) Выявить влияние пожаров на физические и физико-химические свойства почв.
4) Выявить влияние постпирогенных факторов на возобновление сосны обыкновенной.
Объекты исследований.
Объектами исследования явились теплофизические свойства дерново-подзолистых почв и характер возобновления сосны на гарях.
Методы исследований.
Определение общих физических, водно-физических свойств дерново-подзолистых почв, а так же химические анализы проводились в соответствии с принятыми в почвоведении методиками (Аринушкина, 1962; Агрофизические методы исследования почв, 1966; Вадюнина, Корчагина, 1986).
Сопряженные полевые наблюдения за изменением влажности, температуры и тепловых потоков в дерново-подзолистой почве на местах гарей и на участках, где лес не тронутый пожаром проводились в 2008;2010 гг. различного рельефа (нижняя треть склона юго-западной экспозщщи, межгривное понижение, вершина увала, склон северо-восточной экспозиции). Измерения температуры почвы осуществлялись электронными термометрами, разработанными на кафедре физики АГАУ, влажность методом термостатной сушки, теплофизические характеристики импульсным методом плоского нагревателя.
Тепловые потоки в почве рассчитаны по известной методике (Руководство по градиентным., 1964) с учетом температурного поля, складывающегося в почве.
Научная новизна.
Впервые на дерново-подзолистых почвах ленточных боров проведено сопряженное изучение изменения экологических факторов (температура, влажность) и показателей встречаемости отдельных видов растений на гор ельниках и под естественным лесным покровом на различных элементах мезорельефа.
Установлено, что наиболее благоприятный гидротермический режим в дерново-подзолистых почвах северо-восточной части ленточных боров формируется в нижней трети склона юго-западной экспозиции под естественным древостоем.
Защищаемые положения.
Пожары являются причиной изменения гидротермического режима и теплофизического состояния дерново-подзолистых лесных почв.
Значения влажности, температуры и теплофизических показателей в профиле дерново-подзолистой почвы, а также их динамика в течение вегетации определяются элементами мезорельефа и экспозицией склонов.
Лесовозобновление сосны зависит от гидротермического режима почв, степени освещенности, рельефа.
Теоретическая и практическая значимость.
Установлены закономерности изменения гидротермического режима в дерново-подзолистых почвах на горельниках и под естественным лесным покровом на различных элементах мезорельефа. Полученные результаты могут быть использованы в условиях Алтайского Приобья при организации мероприятий по восстановлению ленточных боров после пожаров.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались: на научно — практической конференции института природообустройства среди аспирантов и молодых ученых, V Международной научно-практической конференции «Аграрная наука — сельскому хозяйству Алтая» (г. Барнаул, 2010 г.).
Публикации.
Материалы диссертации опубликованы в 4 научных работах, в том числе одна, входящих в список ВАК РФ. Общий объем публикации составляет 1,69 п.л., в том числе доля автора составляет 1,01п.л.
Структура и объем.
Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 116 страницах печатного текста, включая 21 таблицу, 24 рисунка, 5 приложения. Список использованной литературы включает 166 наименования, в том числе 10 иностранных.
