Почвоведение №11, 2024
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСКСПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК«ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ЛЕСНЫХ ПОЧВ»
Редакторы номера: член-корр. РАН, д.б.н. Н. В. Лукина, д.б.н. А. А. Дымов
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕСТЕСТВЕННО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ
Л. В. Мухортова, М. Д. Ложенко, М.А. Рязанова, Л. В. Кривобоков, М. К. Метелева, И.А. Михайлова, Э. Ф. Ведрова Вклад подземных растительных остатков в формирование пула углерода в почве лесных экосистем Средней и Южной Сибири // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1443-1462. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110014
L. V. Mukhortova, M. D. Lozhenko, M. A. Riazanova, L. V. Krivobokov, M. K. Meteleva, I. A. Mikhailova, and E. F. Vedrova ''Contribution of Belowground Plant Residues to the Soil Carbon Pool in Forest Ecosystems of Middle and Southern Siberia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1167-1784 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602142
На примере 67 пробных площадей, расположенных в разных природных зонах на территории Красноярского края и в горных лесах Западного и Восточного Прибайкалья (Иркутская область и Республика Бурятия), проведена оценка вклада подземных растительных остатков в запасы углерода в почве и проанализированы основные факторы, которые могут влиять на величину запасов этого компонента лесных экосистем. Исследования проводили как в ненарушенных старовозрастных лесах, так и в лесных экосистемах, подвергшихся воздействию рубок, пожаров и аэротехногенного загрязнения. Показано, что запасы углерода в корневом детрите могут быть сопоставимы с запасами углерода в лесной подстилке или даже превосходить их в 1.3–1.9 раз и могут составлять 3.6–167% от запасов углерода в гумусе почвы. Величина этих запасов и их вклада в пул углерода органического вещества почвы зависит от вида лесообразователя, типа почвы и природно-климатической зоны и может существенно увеличиваться после нарушений, затрагивающих надземную часть растительного покрова и пул растительных остатков на поверхности почвы. Недоучет этого компонента при оценке бюджета углерода лесных экосистем может приводить к занижению общих запасов углерода в почве на 5–32% в ненарушенных лесных экосистемах и до 40% после различных нарушений.
Ключевые слова: органическое вещество почвы, корневой детрит, мертвые корни, лесная подстилка, гумус, запасы углерода
Л. И. Инишева, Н. В. Юдина, А. В. Головченко Особенности органического вещества и биологических свойств торфов лесных болот и их изменение в процессе функционирования // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1463-1474. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110026
L. I. Inisheva, N. V. Yudina, and A. V. Golovchenko ''Specific Features of Organic Matter and Biological Properties of Peats in Forest Swamps and Their Changes in the Process of Functioning,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1785-1994 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601768
Исследовали групповой состав органического вещества (ОВ) торфов разного генезиса таежной зоны Западной Сибири. Установили важность учета видового состава торфов, слагающих естественные и мелиорируемые лесные болота, а также их пространственную неоднородность, что является необходимой составляющей оценки запасов углерода в торфяном профиле лесных экосистем в рамках создаваемой национальной системы мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов. Эксперименты по трансформации ОВ торфов показали, что активность определяется их ботаническим составом. По скорости разложения ОВ верховые торфа располагаются в ряд: сфагново-мочажинный > комплексный > фускум > шейхцериево-сфагновый > пушицево-сфагновый > шейхцериевый > пушицевый; низинные торфа: гипновый > осоковый > осоково-гипновый > вахтовый > древесный > древесно-осоковый. Опыты по трансформации ОВ растений-торфообразователей в полевых условиях показали, что компонентный и химический составы их органического вещества существенно меняются, но индивидуально по каждому растению. Увеличивается содержание ароматических полисопряженных систем и карбоксильных групп, и уменьшается количество углеводных фрагментов. Агролесомелиорация продолжительностью в 60 лет оказала влияние на процесс трансформации ОВ торфов. Степень разложения торфа травяного и осокового вида в условиях агролесомелиорации увеличилась на 5% в слое 0.75 м. Снизилось содержание битумов, а легкогидролизуемых веществ, гуминовых кислот и лигнина – увеличилось. Приведена характеристика микробиомов и ферментов торфов лесных болот таежной зоны Западной Сибири. Подтверждено положение В.Е. Раковского, что различия болотных растений в составе торфов проявляются в их химических и биологических характеристиках.
Ключевые слова: ботанический состав, Западная Сибирь, микробиом, ферменты, агролесомелиорация,
трансформация
В.В. Киселева, В. Н. Карминовa, С. И. Чумаченкоa, А. Ю. Агольцовa, Е. М. Митрофановa Оценка пространственной неоднородности почвенных свойств при организации мониторинга запасов углерода в лесных экосистемах // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1475-1487. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110032
E. V. Kiseleva, V. N. Karminov, S. I. Chumachenko, A. Yu. Agol’tsov, and E. M. Mitrofanov ''Assessment of Spatial Heterogeneity of Soil Properties upon Monitoring Carbon Stocks in Forest Ecosystems,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1795-1806 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602105
В качестве объекта климатического мониторинга в 2022 г. в Щелковском районе Московской области заложен исследовательский полигон площадью 15 га. В границах полигона, представляющего собой один лесотаксационный выдел, выявлена значительная пестрота почвенного покрова – 18 почвенных разностей на уровне от подтипа до разновидности. Микрорельеф рассматривается как основной фактор неоднородности запасов углерода: почвы замкнутых понижений, занятых сфагновыми мхами, значимо отличаются по запасам углерода в подстилке и верхних 10 см почвы. Для остальной территории основными факторами, влияющими на запас углерода, являются доля физической глины в иллювиальной части профиля, состав и фитомасса живого напочвенного покрова. Наибольший коэффициент вариации запасов С (40%) отмечен для слоя 10–30 см и обусловлен, в первую очередь, варьированием мощности генетических горизонтов, его составляющих. Геопространственный анализ позволяет перейти к площадным оценкам варьирования почвенных свойств и дальнейшему моделированию и прогнозированию динамики запасов углерода с учетом пространственной неоднородности территории. Выявление факторов, определяющих запасы углерода в почвах, поможет сформировать сценарии моделирования, направленные на разработку мероприятий по увеличению аккумуляции углерода в лесных экосистемах через изменение структуры растительности.
Ключевые слова: органический углерод почвы, геопространственный анализ, факторы неоднородности
почв, дерново-глееподзолистые почвы, лесная подстилка
Л. Г. Ханина, К. В. Иващенко, В. Э. Смирнов, М. В. Бобровский Запасы углерода и азота, микробная активность органо-минерального горизонта суглинистых почв после массового ветровала в широколиственном лесу заповедника “Калужские засеки” // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1488-1502. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110046
L. G. Khanina, K. V. Ivashchenko, V. E. Smirnov, and M. V. Bobrovskii ''Carbon and Nitrogen Stocks and Microbial Activity of the Humus Horizon of Loamy Soils after Mass Windthrow in the Broadleaved Forest of the Kaluzhskie Zaseki Nature Reserve,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1806-1818 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601720
Вклады ветровалов и крупных древесных остатков (валежа) в динамику органического вещества почвы весьма противоречивы и недостаточно изучены. Вместе с тем ветровалы – это естественные нарушения, частота которых по прогнозным оценкам будет возрастать в связи с глобальным изменением климата. Оценивали влияние массового ветровала, а именно валежных стволов и окон в пологе леса, на содержание и запасы общих C и N, а также на микробную активность почв на покровных лёссовидных суглинках в мезофитном многовидовом широколиственном лесу. Исследовали дерново-подзолистые и серые почвы (Retisols и Luvisols по классификации WRB) на массовом ветровале через 15 лет после катастрофического события. Отбор почвенных проб проводили из верхнего 5 см слоя горизонта А в трех биотопах: (1) под лежащим стволом, (2) на расстоянии 50–70 см от ствола на участке, свободном от валежа, и (3) в фоновом лесу, не нарушенном ветровалом. Использовали серию однофакторных дисперсионных анализов и попарный критерий Геймса–Хауэлла для оценки влияния вида упавшего дерева и трех типов биотопов на содержание и запас C и N, их отношение, микробные характеристики, значения pH, а также влажность и плотность почвы. Содержание и запасы C и N, микробная активность и влажность почвы оказались наибольшими на участке массового ветровала, свободном от лежащих стволов. Оценки почв под валежными стволами в основном были близки к оценкам фонового леса. Сделан вывод, что на суглинистых почвах окна в пологе леса и валеж, возникшие в результате массового ветровала, оказывают значительное влияние на почвенные характеристики.
Ключевые слова: крупные древесные остатки (валеж), дерново-подзолиcтые почвы, серые почвы, базальное дыхание, микробная биомасса, критерий Геймса–Хауэлла
Г.В. Ахметова, С.Г. Новиков, Е.В. Мошкина, М.В. Медведева, А.Н. Солодовников, А.К. Сараева Оценка запасов углерода в лесных подстилках среднетаежных лесов Восточной Фенноскандии // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1503-1518. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110055
G.V. Akhmetova, S. G. Novikov, E. V. Moshkina, M. V. Medvedeva, A. N. Solodovnikov, A. K. Saraeva, and K. M. Nikerova ''Estimation of Carbon Stocks in Forest Litter of Middle-Taiga Forests of Eastern Fennoscandia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1819-1833 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601951
Проведены комплексные исследования на тестовом полигоне, расположенном в государственном заповеднике “Кивач”, представляющем слабонарушенные среднетаежные экосистемы Восточной Фенноскандии. Отмечено преимущественное формирование на изучаемой территории грубогумусированных подстилок ферментативного типа, мощность которых в среднем составляет 5.2 ± 0.2 см, запасы – 48.0 ± 2.0 т/га. Выявлено, что в кустарничково-зеленомошных местообитаниях, наиболее распространенных на территории полигона, верхний слой подстилки OL характеризуется значениями содержания Сорг 52.8 ± 0.6%. В нижних подгоризонтах подстилки OFH происходит уменьшение содержания углерода 40.8 ± 2.0%. С ростом доли разнотравных видов содержание Сорг значительно снижается до 20–30%. Запасы Сорг в подстилках изучаемых экосистем составляют в среднем 20.9 ± 0.9 т Сорг/га. Полученные данные характеризуются высоким пространственным варьированием от 1.5 до 45 т Сорг/га, в пределах изучаемой территории можно выделить следующие предикторы: условия увлажнения, характер напочвенного покрова, тип леса.
Ключевые слова: лесные биогеоценозы, депонирование углерода, детрит, напочвенный растительный
покров, пространственная неоднородность
Е. В. Мошкина, А. В. Мамай, М.В. Медведева Г. В. Ахметова, К. М. Никерова Запас лесной подстилки и динамика разложения опада в среднетаежных ельниках на элювиальнометаморфической почве // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1519-1532. https://doi.org/ 10.31857/S0032180X2411006
E. V. Moshkina, A. V. Mamai, M. V. Medvedeva, G. V. Akhmetova, and K. M. Nikerova ''Forest Floor Volume and Litter Decomposition Dynamics in Mid-Boreal Spruce Stands on Albic Stagnosols,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1834-1846 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602166
2019 г. по октябрь 2022 г. в среднетаежных старовозрастных ельниках на элювиально-метаморфической почве (Albic Stagnosols), сформированной на ленточных глинах. Методом изолированных капсул оценили динамику разложения опада. Использовали образцы десяти различных фракций опада: хвоя, листья, кора доминирующих видов древесных растений (Picea abies, Populus tremulae, Betula pendula) и листья кустарничка (Vaccinium myrtillus). Анализировали убыль массы и изменение химического состава образцов растительного материала за 9, 14, 28 и 38 мес эксперимента. Рассмотрено влияние факторов на скорость разложения опада с учетом его количества, разнообразия и качества. Оценены скорость поступления и разложения опада, а также скорость оборачиваемости подстилки в условиях неоднородности лесного биогеоценоза. Запасы лесной подстилки в зависимости от типа леса и зоны фитогенного поля дерева варьировали от 26 до 108 т/га. Время оборачиваемости подстилки в изучаемых ельниках составляло от 13–14 до 34 лет.
Ключевые слова: опыт по разложению опада, запасы углерода, Albic Stagnosols
Kawakami, K. Makoto ''Differential Influence of Soil Organic Carbon and Calcium on the Community of Lumbricid Earthworms as Ecosystem Engineers in Cool Temperate Forests of Hokkaido,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1847-1855 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600568
Earthworms are important ecosystem engineers that stabilize soil aggregates and increase the size of aggregates. The major determinants for the biomass, density, and mean individual weight of lumbricid earthworms are considered to be the availability of soil organic carbon (SOC) and calcium (Ca). However, the importance of SOC and Ca availability for lumbricid earthworms has not been tested simultaneously in the field. In addition, the ripple effects of SOC and Ca on the soil aggregate stability and relative abundance of larger aggregates (mean weight diameter; MWD) via earthworm communities are poorly understood. To fill these knowledge gaps, we conducted field research across a spatially wide range of cool temperate forests, where soils were classified as Cambisols and Andosols and evaluated the relationships among the biomass, density, and mean individual weight of lumbricid earthworms, soil chemical properties, and MWD by conducting structural equation modelling (SEM). Our results showed that SOC affected not the density but the mean individual weight of earthworms. On the other hand, interestingly, exchangeable Ca affected not the mean individual weight but the density of earthworms. These results suggest that SOC stimulates earthworm growth and that exchangeable. Ca enhances the fertility rate and/or survival rate in earthworm communities in forest ecosystems. Furthermore, SOC had a positive ripple effect on the MWD via an increase in the mean individual weight of earthworms. These results suggest that larger earthworms produce larger casts, which bind a larger amount of soil particles thus making larger aggregates.
Keywords: aggregation, ecosystem service, soil biodiversity
Э. О. Чимитдоржиева, Д-Ц. Корсунова, Ю. Б. Цыбенов, Г. Д. Чимитдоржиева Буроземы юга Витимского плоскогорья: гумусовые карманы, морфология, свойства, микробиом // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1533-1544. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110076
E. O. Chimitdorzhieva, Ts. D-Ts. Korsunova, Yu. B. Tsybenov, and G. D. Chimitdorzhieva ''Burozems in the South of the Vitim Plateau: Humus Pockets, Morphology, Properties, and Microbiome,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1856-1866 (2024). https://doi.org/10.1134/S106422932460177X
Изучена структура микробоценоза, физико-химические характеристики почвенного профиля буроземов и материала гумусовых карманов. Для буроземов (Cambisols), расположенных на юге Витимского плоскогорья, характерна особенность морфологического строения – наличие морозобойных трещин, которые образуют гумусовые карманы клиновидной формы, резко сужающиеся вниз по профилю. Гумусовые карманы заполнены гумусированным материалом темно-коричневого цвета с черными полосами, которые резко контрастируют по цвету и свойствам с окружающим почвенным профилем. По сравнению с профилем буроземов на соответствующих глубинах, почвенная масса из гумусовых карманов менее уплотнена. Увеличение общей пористости приводит к повышению водопроницаемости гумусированной массы морозобойных трещин. Выявлены особенности структуры микробоценоза и углерода микробной биомассы буроземов в почвенном профиле и в почвенном материале карманов. В почвенном материале карманов содержание органического углерода и суммы поглощенных оснований распределено относительно равномерно, тогда как в профиле почвы показатели резко уменьшаются вниз по профилю.
Ключевые слова: органический углерод, гумусовые карманы, микробоценоз, мерзлота, Cambisols
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ ВТОРИЧНЫХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ
А. А. Дымов, А. Ф. Осипов, В. В. Старцев, Н. М. Горбач, Д. А. Севергина, С.А. Огородняя, И. Н. Кутявин, А.В. Мановa Пулы и потоки углерода в хвойно-лиственном лесу и на вырубке // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1545-1557. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110084
A. A. Dymov, A. F. Osipov, V. V. Startsev, N. M. Gorbach, D. A. Severgina, S. A. Ogorodnyaya, I. N. Kutyavin, and A. V. Manov ''Carbon Pools and Fluxes in Mixed Coniferous–Small-Leaved Forests and Clearcut Areas,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1867-1877 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601847
Представлены результаты количественной оценки пулов и потоков углерода в среднетаежном хвойно-лиственном лесу Республики Коми и их изменений на первый год после сплошной рубки. Показано, что в исходном лесу аккумулировалось до 14.7 кг С/м2. Основные запасы сосредоточены в биомассе древостоя (62.4%), почве (35.5%), биомассе растений напочвенного покрова (1.1%) и крупных древесных остатках (1.0%). В процессе рубки в составе стволовой древесины выносится 6.6 кг С/м2 (44.8% от всех запасов углерода экосистемы или 71.8% от углерода фитомассы древостоя). На первый год после рубки в экосистеме выявлено 8.1 кг С/м2. Из них 7.1% запасов углерода приходится на лесную растительность, 66.8% (5.4 кг С/м2) сосредоточено в почве. На вырубке существенно увеличивается доля крупных древесных остатков 1.9 кг С/м2 (23.4% запасов экосистемы) за счет появления образовавшихся в результате рубки порубочных остатков, которые в будущем окажут влияние на эмиссию диоксида углерода в атмосферу с ее территории. В результате сплошной рубки поступление древесного опада на поверхность почвы сокращается в 42 раза. На вырубке выявлено незначительное (≈10%) увеличение эмиссии углекислого газа с поверхности почвы. Рубки приводят к уменьшению выноса углерода из подстилок в составе лизиметрических вод. Полученные данные найдут применение при оценке влияния сплошных рубок на углеродный цикл таежных экосистем.
Ключевые слова: круговорот углерода, бореальные леса, запасы углерода, лесозаготовительные мероприятия, дыхание почвы
Н.Н. Бондаренко, Е.М. Лаптева, Е.В. Кызъюрова, Е.М. Перминова Водорастворимые компоненты почвенного органического вещества лесных подстилок хронологического ряда вырубок // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1558-1568. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110091
N. N. Bondarenko, E. M. Lapteva, E. V. Kyzyurova, and E. M. Perminova ''Water-Soluble Components of Organic Matter of Forest Litters in Podzolic Soils of a Chronological Series of Cutting Areas,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1879-1888 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601963
С использованием методов высокотемпературного каталитического окисления (анализатор общего углерода ТОС VCPH), газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии изучен состав водных вытяжек из лесных подстилок почвы коренного ельника чернично-зеленомошного (ПП-1) и послерубочных лиственно-хвойных сообществ 12 (ПП-2) и 43 лет (ПП-3) (подзона средней тайги, Республика Коми). Лесные подстилки на участках ПП-1 и ПП-2 сходны по составу, представлены хвойным опадом и продуктами деструкции мхов. Для них отмечены близкие значения рН водных вытяжек, содержания азота общего (Nобщ) и углерода водорастворимых соединений (СВОС). На участке ПП-3 лесная подстилка представлена листовым опадом березы и осины разной стадии разложения, что нашло отражение в увеличении содержания общего углерода, Nобщ, СВОС и уменьшении кислотности. Комплекс идентифицированных ВОС представлен 25 соединениями: 12 карбоновых кислот, 9 углеводов, 4 спирта. Основной вклад в их состав вносят углеводы (гексозы). В коренном ельнике (ПП-1) прослеживается тенденция снижения в направлении от верхней части (О1) подстилки к нижней (О3) доли кислот и спиртов, при возрастании доли сахаров. В лесных подстилках почв вырубок (ПП-2, ПП-3) отмечено возрастание доли спиртов (особенно в подгоризонте О2) и снижение доли сахаров.
Ключевые слова: средняя тайга, вырубки, подзолистые почвы, водорастворимые органические соединения, низкомолекулярные органические кислоты, углеводы, спирты
В. А. Сенашова, О.А. Сорокина, Г. И. Антонов, О.Э. Пашкеева, И.Д. Гродницкая Постпирогенное восстановление биологической активности почвы искусственных лесных насаждений в аридной зоне Ширинской степи Республики Хакасия // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1569-1588. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110101
V. A. Senashova, O. A. Sorokina, G. I. Antonov, O. E. Pashkeeva, and I. D. Grodnitskaya ''PostPyrogenic Restoration of the Biological Activity of Soils of Artificial Forest Plantations in the Arid Zone
of the Shirinskaya Steppe in the Republic of Khakassia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1889-1906 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602075
В прибрежной зоне озера Шира (Республика Хакасия) в сорокалетних чистых культурах лиственницы сибирской, вяза приземистого и сосны обыкновенной, произрастающих на агроземе аккумулятивно-карбонатном темном легко- и среднесуглинистом (Chernozems), оценивали степень деградации почвенных микробоценозов, скорость восстановления их биологической активности после низового пожара 2015 г. Состояние почвы под лесными насаждениями исследовали с помощью физико-химических, микробиологических, энзимологических и респирометрических методов. В 2015 г. (после пожара) поступление продуктов пирогенеза в почву исследуемых участков обусловило высокие значения микробной биомассы (3458 мг С/г почвы) и интенсивности микробного дыхания (12.23 мкг С–СО2/(ч г). В течение 2017–2019 гг. в почве всех участков, как правило, наблюдалось снижение содержания гумуса и биофильных элементов, а также замедление активности углеводного и фосфорного метаболизмов. При этом в 2017 г. в связи с интенсивной минерализацией обгоревших растительных остатков была отмечена самая высокая целлюлозоразлагающая активность. К 2023 г. в почве исследуемых участков отмечали постепенное повышение содержания гумуса, увеличение общей численности микроорганизмов, содержание микробной биомассы, существенное снижение значений микробного метаболического коэффициента, что указывает на тенденцию к восстановлению функциональной активности микробоценозов. Показано, что биологическая активность почвы пожарищ быстрее восстанавливалась относительно гарей, при этом порода древостоя влияла на основные почвенные параметры, которые различались между собой, что подтверждается анализом главных компонент.
Ключевые слова: степные пожары, искусственные посадки, почвенные микроорганизмы, химические свойства, микробная биомасса, ферментативная активность
Н. А. Галибина, К. М. Никерова, Е. В. Мошкина, А. В. Климова Биохимическая активность подстилки, как индикатор качества почв сосновых лесов Восточной Фенноскандии // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1589-1604. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110119
N. A. Galibina, K. M. Nikerova, E. V. Moshkina, and A. V. Klimova ''Biochemical Activity of Litter as an Indicator of Soil Quality in Pine Forests of Eastern Fennoscandia,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1906-1919 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602038
На примере подзолов иллювиально-железистых и подбуров оподзоленных (Albic Podzol и Entic Podzol) исследована биохимическая активность органогенных горизонтов почв в градиентах: (1) эдафических и климатических условий и (2) антропогенного загрязнения. В первом случае объектами исследования были почвы сосняков черничных, брусничных и лишайниковых средней подзоны тайги, а также сосняков брусничных, расположенных в северотаежных лесах (Карелия, Россия) и на границе тайги и лесотундры (Мурманская область, Россия). Во втором – почвы сосняков, расположенных на разном удалении от ГМК “Печенганикель”. В системе напочвенный покров–подстилка исследовали изменение активности почвенных ферментов и химические свойства почвы (рН, C, N, P, K, S, Cu, Ni). Показано, что в сосняках лишайниковых средней подзоны тайги активность инвертазы и фосфатазы в лесной подстилке была в 1.5–1.8 раз выше, по сравнению с сосняками черничными и брусничными. Изменение климатических условий (понижение среднесуточной температуры на 2–3°С) сопровождалось снижением активности каталазы на 58 и 69%, уреазы – на 43 и 52% и инвертазы – на 51 и 28%. Высказано предположение, что отсутствие достоверных отличий в активности изучаемых ферментов в лесной подстилке в зависимости от накопления в ней Cu и Ni может указывать на высокий адаптивный потенциал системы микроорганизмы–почва. Обсуждается возможность использования биохимической активности почвы в мониторинговых исследованиях состояния лесных биогеоценозов.
Ключевые слова: Podzol, лесная подстилка, уреаза, каталаза, фосфатаза, инвертаза, лесорастительные
условия, антропогенное загрязнение
С. Н. Горбов, С. С. Тагивердиев, С. А. Литвинская, П. Н. Скрипников, Н. В. Сальник, Д. А. Козырев, О. С. Безуглова Содержание различных форм гумуса в почвах вторичных лесов и субсредиземноморских степей Северо-Западного Кавказа (на примере хребта Грузинка) // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1605-1618. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110125
S. N. Gorbov, S. S. Tagiverdiev, S. A. Litvinskaya, P. N. Skripnikov, N. V. Salnik, D. A. Kozyrev, and O. S. Bezuglova ''Content of Humus Compounds in Soils of Secondary Forests and Sub-Mediterranean Steppes of the Northwestern Caucasus (by the Example of the Gruzinka Ridge),'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1920-1032 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324601914
Естественная структура экосистем нижне-среднегорного пояса Северо-Западного Кавказа представлена преимущественно вторичными древесными сообществами на фоне незначительного присутствия степных экосистем. Почвенный покров данной территории представлен комбинацией естественных типов: бурых лесных и дерново-карбонатных почв (рендзин). Бурые лесные почвы доминируют под пушистодубовыми лесами, в то время как дерново-карбонатные почвы, некогда сформированные под гемитермными (средиземноморскими) степями, претерпели существенные изменения и распространены как под пушистодубовыми шибляками, ясеневыми сообществами и липняками, так и под сохранившимися участками со степной растительностью. Как следствие идет уменьшение содержания Сорг в почвенно-сукцессионном ряду: дерново-карбонатные выщелоченные почвы под травянистыми сообществами, дерново-карбонатные выщелоченные почвы под древесными сообществами, бурые лесные почвы. Функционирование дерново-карбонатных почв под древесными фитоценозами и их дальнейшая сукцессия по буроземному типу достоверно уменьшает содержание Сорг на глубину до 60 см. В то время как содержание Сорг в дерново-карбонатных почвах под травянистыми фитоценозами больше не только в гумусово-аккумулятивном горизонте, но и по всему профилю в целом. Наиболее значимые изменения в составе гумуса затрагивают его водорастворимую фракцию, извлекаемую холодной и горячей экстракцией. Для бурых лесных и дерново-карбонатных почв под древесными фитоценозами характерны аналогичная специфика накопления в поверхностных горизонтах легкорастворимой фракции ВОВ (холодная экстракция) и ее профильного распределения. При этом абсолютные значения ВОВ (горячая экстракция) в профиле дерново-карбонатных почв под древесными формациями уменьшаются практически в 2 раза по сравнению с почвами травянистого фитоценоза. Уменьшение гумусированности дерново-карбонатных почв при формировании на них лесных сообществ происходит за счет деструкции органической части, некогда прочно ассоциированной с кальцием и претерпевающей максимальные трансформации за счет смены растительного опада и микроклимата под деревьями. Кислотность почвы оказывает влияние на степень экстракции ВОВ – доля горячей фракции ВОВ в С орг достоверно увеличивается при снижении pH раствора.
Ключевые слова: бурые лесные почвы, дерново-карбонатные почвы (рендзины), карболитоземы, почвенное органического вещество, водорастворимое органическое вещество почв
И. В. Ковалев, Н. О. Ковалева Пул лигниновых фенолов в почвах вторичных лесов // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1619-1629. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110131
I. V. Kovalev and N. O. Kovaleva ''Pool of Lignin Phenols in Soils of Secondary Forests,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1933-1941 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602002
Приведены характеристика пула лигниновых фенолов в почвах двух контрастных экосистем вторичных лесов: бореальных и тропических под разными породами деревьев и оценка скорости биохимической трансформации трудноразлагаемых соединений лигноцеллюлозной природы в них. Представлено подробное и сравнительное описание биохимии лигнина в почвах в экспериментах по искусственному облесению в Красноярском крае России (Gray Phaozems Albic) и Амазонии, Бразилия (Xanthic Ferralsol). Лигнин в почвах определяли методом щелочного окисления в присутствии оксида меди при температуре 170°C под давлением в атмосфере азота. Лигниновые фенолы (ванилиновые, сирингиловые и циннамиловые) разделяли с помощью газовой хроматографии. Показано, что в почвах вторичных лесов, как бореальных, так и тропических, наблюдается быстрый процесс минерализации лигнина по сравнению с почвами естественных зональных экосистем. Характерным признаком процесса является значительное обогащение лигнина метаболическим углеродом. Невысокое содержание биополимера наряду со значительной степенью окисленности и высокой степенью трансформации характерны для почв всех исследованных вторичных лесов и особенно – для тропических, что снижает потенциальные возможности последних как резервуаров стока углерода по сравнению с таежными почвами.
Ключевые слова: трансформация лигнина, вторичные леса, почвы бореальных лесов, почвы тропических лесов
ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИИ ПРОГНОЗА ИЗМЕНЕНИЙ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА ПОЧВ
А. Р. Сулейманов, Р. Р. Сулейманов, Л. Н. Белан, И. Г. Асылбаев, И. О. Туктарова, Р. Д. Шагалиев, Е. А. Богдан, И. И. Файрузов, Р. Р. Мирсаяпов, А. Н. Давыдычев Факторы пространственного распределения почвенного органического углерода в горах Южного Урала: подход с использованием машинного обучения // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1630-1638. https://doi.org/10.31857/S0032180X24110142
A. R. Suleymanov, R. R. Suleymanov, L. N. Belan, I. G. Asylbaev, I. O. Tuktarova, R. D. Shagaliev, E. A. Bogdan, I. I. Fairuzov, R. R. Mirsayapov, and A. N. Davydychev ''Drivers of Soil Organic Carbon Spatial Distribution in the Southern Ural Mountains: A Machine Learning Approach,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1942-1949 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602014
Проведена оценка взаимосвязей между содержанием Сорг и основными факторами почвообразования, среди которых определены ключевые, объясняющие пространственное распределение Сорг. Исследование проводили в южной части Уральских гор на вытянутом участке протяженностью 420 км по территории Республики Башкортостан. Преобладающие типы почв: горные серые лесные (Eutric Retisols (Loamic, Cutanic, Humic)), темно-серые лесные (Luvic Retic Greyzemic Someric Phaeozems (Loamic)) и литоземы серогумусовые (Eutric Leptosols (Loamic, Humic)). Лес представлен преимущественно березами (Betula pendula), соснами (Pinus sylvestris), елью (Picea obovata Ledeb.), пихтами (Abies sibirica Ledeb.). Использовали набор данных из 306 почвенных образцов, отобранных из (0–20 см) горизонтов, и провели машинное обучение методом “случайного леса”. В качестве объясняющих переменных применяли 94 пространственные переменные окружающей среды, включая данные дистанционного зондирования, климат (температуру, осадки, облачность и др.), цифровую модель рельефа и ее производные, типы землепользования, биоклиматические зоны и др. Результаты показали, что содержание Сорг варьировало в широком диапазоне от 0.8 до 32%. Прогнозная модель случайного леса объяснила 55% вариации Сорг, со среднеквадратичной ошибкой – 1.35%. Ключевыми переменными были температура поверхности, абсолютная высота над уровнем моря, количество осадков и облачность, в совокупности отображающие законы широтной и вертикальной зональности В.В. Докучаева. Полученные результаты подчеркивают важность учета множества факторов окружающей среды при исследованиях пространственного распределения Сорг.
Ключевые слова: случайный лес, климат, рельеф, цифровое моделирование, данные дистанционного
зондирования
И. В. Припутина, В. Н. Шанинa П. В. Фролов, С. И. Чумаченко, Д. Н. Тебенькова Модельные оценки изменений запасов органического вещества в почвах лесных территорий Европейской России при разных режимах лесопользования // Почвоведение. 2024. № 11. С. 1639-1654. https://doi.org/10.31857/S0032180X241101
I. V. Priputina, V. N. Shanin, P. V. Frolov, S. I. Chumachenko, and D. N. Tebenkova ''Model Estimates of Changes in Soil Organic Matter Stocks in Forested Areas of European Russia under Different Forest Management Regimes,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 1950-1964 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324602026
Результаты моделирования динамики запасов органического вещества в лесных почвах обсуждаются с позиций прогнозной оценки стока углерода в зависимости от лесорастительных условий и режимов лесопользования. Биологический круговорот в системе почва–древостой моделировали с использованием отечественных имитационных моделей FORRUS-S, Romul_Hum, SCLISS. Вычислительные эксперименты выполняли на примере территорий трех лесничеств и природного заповедника, расположенных в Республике Карелия, Нижегородской, Московской и Брянской областях, что соответствует градиенту зональных условий от средней тайги до подзоны широколиственных лесов. Для моделирования долговременной (100 лет) динамики лесов использовали имеющиеся для всех объектов исследования данные лесной таксации по выделам. Расчеты почвенных пулов Сорг выполняли отдельно для каждого таксационного выдела, используя в качестве начальных данных соответствующие ему характеристики древостоя (средняя высота, диаметр, полнота, запас) и почвы (содержание С и N в лесной подстилке и органо-минеральных горизонтах), что позволило учесть пространственную вариабельность лесорастительных условий и сукцессионную смену видов в результирующих территориальных оценках почвенного стока углерода. В условиях заповедного режима для всех территорий прогнозируется рост почвенных запасов органического вещества в среднем за 100 лет на 35–80 т С/га от первоначальных значений. Проведение рубок разной интенсивности снижает возможный сток Сорг в почвах в среднем на 30–50 т/га по сравнению с заповедным режимом. Региональные особенности динамики органического вещества проявляются в разном соотношении накопления пулов углерода в органогенных и органо-минеральных горизонтах почв.
Ключевые слова: лесные почвы, пулы углерода, лесорастительные условия, сукцессии, имитационное
моделирование
Jiang, X. Wan, M. X. Che, J. P. Chen, and M. X. Liu ''Vegetation Types Shape the Vertical Distribution of Dissolved Organic Matter in a Mountainous Soil,'' Eurasian Soil Science, 57 (11), 19651975 (2024). https://doi.org/10.1134/S1064229324600593
Field studies have explored the potential effects of different land use types on the vertical characteristics of dissolved organic matter (DOM) content and quality. However, owing to spatial and temporal variations, potential effects of different vegetation types on the vertical distribution of DOM content and quality remains unclear. Our study investigated the vertical characteristics of DOM in soil profiles of Cambisols across land-use types (grassland and woodland) in Longmenshan fault zone. Chemical characterization of soil DOM and its source identification across land use types inferred by fluorescence excitation emission matrix (EEM)-parallel factor analysis (PARAFAC) and principal component analysis (PCA). The results indicated that soil organic carbon (SOC), readily oxidizable carbon (ROC), dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass carbon (MBC) content in the different landscape decreased with soil depth. Also, DOC content in soils of woodland was higher than in grassland. Three fluorescence components were identified in all soil samples by EEMs-PARAFAC analysis, including two humic acid-like substances (C1 and C2) and a tryptophan-like substance (C3). Overall, the relative distribution of the three DOM components mainly showed that the proportion of C1 and C2 increased with soil depth, but neither increased significantly; and the proportion of C1 was greater than that of C2 in all samples. The variability in optical indices also indicated that soil DOM was dominated by both microbial and terrestrial sources. PCA further analyze the differences in DOM in soils of different land use types in the region. The first two principal components (PC1 and PC2) across soil layers explained more than 80% of the total data variance. From the scoring plots, the variation in DOM scores across vegetation types and soil layers indicated that DOM components were not only affected by vegetation depended on soil layers, but also by other factors. These findings provided insights into the characteristics of DOC changes in soil profiles of different land use types.