ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2021, № 2, С. 156–172


ЭФФЕКТЫ ФИТОГЕННОГО ПОЛЯ СОСНЫ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
О. В. Трефилова1, И. П. Беланов2, В. И. Уфимцев3, Д. Ю. Ефимов4
1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Россия, 660037, Красноярск, просп. им. газеты Красноярский рабочий, 31
2Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Россия, 630099, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 8/2
3Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, Россия, 650065, Кемерово, Ленинградский просп., 10
4Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Россия, 152742, Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок, 109
E-mail: ovtrefilova_ilsoran@mail.ru


Поступила в редакцию 28.11.2018 г.
В рамках настоящей работы предпринята попытка оценить характер (однотипность или уникальность) влияния дерева на почвы в различных климатических условиях. Для достижений цели исследования подобрана серия опорных полигонов, где одна и та же древесная порода – сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) – развивается в разных эколого-географических районах (ЭГР): остепненном; северном лесостепном и среднегорном таёжном, но в условиях близкого эдафического фона. Формирование насаждений происходит на слаборазвитых почвах отвалов. Это молодые почвы, для которых процессы формирования “педопамяти” (по Таргульяну) только запускаются, что позволило оценивать непосредственное влияние современного древостоя на почвы. Методологической основой работы служит концепция фитогенного поля (ФП).
Показано, что влияние отдельно стоящего дерева сосны II класса возраста распространяется на 131–155 м2 и только 10-13% данной площади находится в подкроновом пространстве – зоне максимального воздействия источника ФП. Сопоставление степени проявления прямых и косвенных эффектов ФП (параметры радиально-концентрического рисунка ФП, степень освещенности, запас лесной подстилки и фитомассы, интенсивность почвенного дыхания, температура и влажность почвы) и корреляционный анализ биогенных и абиогенных параметров позволяют сделать вывод о неоднотипности влияния сосны на молодые почвы угольных отвалов при разной степени увлажнения. Радиально-концентрические рисунки проекции изучаемых фитогенных полей различаются по площади прикроновой зоны. Увеличение площади прикроновой зоны в избыточно увлажненном среднегорно-таежном ЭГР позволяет предполагать, что воздействие сосны на почвы отвалов в этих условиях проявляется более интенсивно.
Ключевые слова: фитогенное поле, рекультивация промышленных отвалов, взаимодействие “лес-почва”, дыхание почв, лесная подстилка, культуры сосны.
DOI: 10.31857/S0024114821020091


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Бганцова В.А. Связь травяного покрова с запасом подстилки в сосновых культурах. // Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1983. С. 19.

  • Бганцова В.А. Влияние травянистых растений на свойства почвы в лесном БГЦ // Почвоведение. 1991. № 10. С. 60–78.

  • Бобровский М.В. Лесные почвы Европейской России: биотические и антропогенные факторы формирования М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010. 359 с.

  • Брагина А.С. Почвообразование на отходах горнодобывающих предприятий Кемеровской области: Автореф. дис… канд. биол. наук: 25.00.23. М. 2016. 23 с.

  • Брагина П.С., Цибарт А.С., Завадская М.П., Шарапова А.В. Почвы на отвалах вскрышных пород в лесостепной и горно-таёжной зонах Кузбасса // Почвоведение. 2014. № 7. С. 878–889.

  • Быков Б.А. Геоботаника. Алма-Ата: Наука, 1978. 288 с.

  • Ведрова Э.Ф. Влияние сосновых насаждений на свойства почв. Новосибирск: Наука, 1980. 104 с.

  • Ведрова Э.Ф., Решетникова Т.В. Масса подстилки и интенсивность ее разложения в 40-летних культурах основных лесообразующих пород Сибири // Лесоведение. 2014. № 1. С. 42–50.

  • Волобуев В.Р. Экология почв (очерки). Баку: Изд-во Акад. наук АзССР, 1963. 260 с.

  • Волокитина А.В. Особенности распределения осадков под пологом хвойного леса // Лесоведение. 1979. № 2. С. 40–48.

  • Габеев В.Н. Экология и продуктивность сосновых лесов. Новосибирск: Наука, 1990. 229 с.

  • Галанин А.В. Влияние фитогенного поля на распределение растений // Экология. 1980. № 6. С. 76–78.

  • Головенко С.В. Экологическое почвоведение-предмет и метод // Методология и методика почвенных и ландшафтно-геохимических исследований. М.: Изд-во МГУ, 1977. С. 25–37.

  • Горелов А.М. Фитогенное поле и его структура // Электронный журнал “Вестник Московского государственного областного университета”. 2013. № 1. С. 1–9.

  • Демьянов В.А. Анализ ценотической роли лиственницы Гмелина на крайнем северном пределе распространения древесной растительности (Таймыр) // Ботанический журнал. 1980. Т. 65. № 7. С. 926–937.

  • Демьянов В.А. Представление о фитогенном поле растений и проблема сущности фитоценоза // Известия РАН. Серия биологическая. 1996. № 3. С. 359–363.

  • Дылис Н.В., Уткин А.И., Успенская И.М. О горизонтальной структуре лесных биогеоценозов // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 1964. Т. 30. Вып. 4. С. 65–72.

  • Жукова Л.А. Концепция фитогенных полей и современные аспекты их изучения // Известия Самарского НЦ РАН. 2012. Т. 14. № 1(6). С. 1462–1465.

  • Журавлева Е.Н., Ипатов В.С., Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю. Изучение растительности на лугах под влиянием сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Вестник Санкт-Петербургского университета. 2012. Вып. 2. Сер. 3. С. 3–12.

  • Зонн С.В. К вопросу о взаимодействии лесной растительности с почвами // Почвоведение. 1954. № 4. С. 51–60.

  • Зонн С.В. Современные проблемы генезиса и географии почв. М.: Наука, 1983. 168 с.

  • Ипатов В.С. Фитогенные поля одиночных деревьев некоторых пород в одном экотопе // Ботанический журнал. 2007. Т. 92. № 8. С. 1186–1192.

  • Ипатов В.С., Журавлёва Е.Н., Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю. Фитогенное поле Picea abies, P. obovate (Pinaceae) // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 4. С. 558–568.

  • Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: Изд-во МГУ, 1977. 312 с.

  • Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М.: Лесная промыш-сть, 1981. 264 с.

  • Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Ташнинова Л.Н., Руденко Р.Н. Почвенный покров и парцеллярная структура лесного биогеоценоза // Лесоведение. 2007. № 6. С. 107–113.

  • Классификация и диагностика почв России / Сост. Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

  • Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.

  • Кожевников Ю.П. О концепции фитогенного поля // Известия АН. Серия биологическая. 1998. № 3. С. 356–362.

  • Крышень А.М. Фитогенное поле: теория и проявление в природе // Известия АН. Серия биологическая. 2000. № 4. С. 437–443.

  • Курочкин А.С. Динамика запасов и состав лесной подстилки в плантационных культурах сосны обыкновенной. Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1983. С. 108.

  • Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю., Ипатов В.С. Фитогенное поле герани лесной Geranium sylvaticum (Geraniaceae) // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 6. С. 833–847.

  • Левичев И.Г. О динамике травянистых микрогруппировок в фисташниках Бадхыза (Туркменская ССР) // Ботанический журнал 1975. Т. 60. № 7. С. 969–976

  • Лукина Н.В., Орлова М.А., Исаева Л.Г. Плодородие лесных почв как основа взаимосвязи почва–растительность //Лесоведение. 2010. № 5. С. 45–56.

  • Лукьянец А.И. Архитектоника и фитомасса корневой системы естественных сосняков на железнодорожных отвалах Богославского и Веселовского месторождений бурого угля // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых: Тез. докл. координационного совещания. Тарту, 1975. С. 151-157.

  • Люри Д.И., Карелин Д.В., Кудиков А.В., Горячкин С.В. Изменение почвенного дыхания в ходе постагрогенной сукцессии на песчаных почвах в южной тайге // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1060–1072.

  • Маслов А.А. О взаимодействии фитогенных полей деревьев в сосняке чернично-брусничном // Ботанический журнал. 1986. Т. 71. № 12. С. 1646–1652.

  • Меняйло О.В. Влияние древесных пород Сибири на образование и потребление N2O // Известия РАН. Серия биологическая. 2006. № 5. С. 606–612.

  • Наумов А.В. Дыхание почв: составляющие, экологические функции, географические закономерности. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 208 с.

  • Наумова Н.Б., Макарикова Р.П., Тараканов В.В., Кузьмина Н.А., Новикова Т.Н., Милютин Л.И. Влияние климатипов сосны обыкновенной на некоторые химические и микробиологические свойства почв // Сибирский экологический журнал. 2009. № 2. С. 287–292.

  • Орлов А.Я., Кошельков С.П. Почвенная экология сосны. М.: Наука, 1971. 323 с.

  • Орловский Н.В. Послесловие. Лес и почва: Тр. Всесоюз. научн. конф. по лесному почвоведению. Красноярск: Красноярское книж. издательство, 1968. С. 593.

  • Паркина И.Н. Особенности биологической активности почвы в фитогенном поле березы повислой // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. 2006. № 7 (47). С. 148–152.

  • Почикалов А.В., Ларин Я.А., Арешин А.В., Карелин Д.В. Компоненты бюджета углерода в лесных посадках при рекультивации открытых горных выработок // Лесоведение. 2015. № 6. С. 447–457.

  • Прокушкин С.Г., Бугаенко Т.Н., Сорокин Н.Д., Каверзина Л.Н., Зырянова О.А. Роль фитогенного поля лиственницы допожарной генерации в формировании эдафических условий на гари // Известия АН. Серия биологическая. 2004. № 1. С. 49–58.

  • Пуртова Л.Н., Зимина М.П. Изменчивость физико-химических показателей бурых лесных почв в пределах фитогенных полей деревьев (юг Дальнего Востока) // Почвоведение. 2007. № 1. С. 31–37.

  • Работнов Т.А. О конкуренции между растениями в растительных сообществах // Бюллетень Московского общества испытателей природы Отдел биологический. 1984. Т. 89. Вып. 5. С. 82–93.

  • Самойлов Ю.И. Структура фитогенного поля на примере одиночных дубов Quercus robur (Fagaceae) // Ботанический журнал. 1983. Т. 68. № 8. С. 1022–1034.

  • Самойлов Ю.И., Тархова Т.Н. Анализ фитогенных полей одиночных деревьев с использованием метода главных компонент // Ботанический журнал. 1993. Т. 78. № 5. С. 61–77.

  • Семечкина М.Г. Запасы подстилки в сосняках разнотравных островных лесостепей Средней Сибири. Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М.: Наука, 1983. С. 182.

  • Смагин А.В. Почва как результат самоорганизации биогеоценоза // Доклады АН СССР. 1989. Т. 308. № 3. С. 729–731.

  • Смагин А.В. Биогеоценотическое направление в почвоведении // Почвоведение. 1996. № 3. С. 298–309.

  • Солнцева Н.П., Герасимова М.И., Рубилина Н.Е. Морфогенетический анализ техногенно-преобразованных почв // Почвоведение. 1990. № 8. С. 124–129.

  • Сорокин Н.Д., Горбачев В.Н., Гиголян Д.К. Микробоценозы и биологическая активность лесных почв Ангаро-Енисейского региона // Биологическая активность лесных почв. Красноярск: Институт леса и древесины, 1985. С. 35.

  • Таргульян О.В. Память почв: общие подходы к проблеме // Память почв: почвы как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. Отв. ред. О.В. Таргульян, С.В. Горячкин. М.: Изд-во ЛКИ. 2008. С. 24–57.

  • Трефилова О.В., Ведрова Э.Ф. Минерализационный поток углерода в постпирогенных сосняках Среднего Енисея // Лесоведение. 2018. № 3. С. 210–224.

  • Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск. 1975. 300 с.

  • Уранов А.А. Фитогенное поле. Проблемы современной ботаники. М. Л: Наука. 1965. Т. 1. С. 251–254.

  • Уранов А.А., Михайлова Н.Ф. Из опыта изучения фитогенного поля Stipa pennata L. // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 1974. T. LXXIX (5), С. 151–159.

  • Уфимцев В.И. Опыт и современное состояние лесной рекультивации в Кузбассе // Сибирский лесной журнал. 2017. № 4. С. 12–27.

  • Уфимцев В.И., Беланов И.П., Куприянов О.А. Эколого-ценотическая роль фитогенных полей сосны обыкновенной на отвалах угольной промышленности // Сибирский экологический журнал. 2016. № 1. С. 164–175.

  • Федорец Н.Г., Морозова Р.М., Солодовников А.Н. Пространственная изменчивость почвенного покрова в сосняке лишайниковом // Лесоведение. 2006. № 3. С. 64–79.

  • Черняева Е.В., Викторов В.П. История и современное состояние изучения фитогенных полей // Социально-экологические технологии. 2016. № 1. С. 89–105.

  • Шугалей Л.С., Чупрова В.В. Почвообразование в техногенных ландшафтах. Красноярск: Красноярский гос. аграрный ун–т, 2015. 239 с.

  • Экологическая карта Кемеровской области. Масштаб 1:500 000. М.: Федеральная служба геодезии и картографии России, 1995. Л. 1.

  • Ястребов А.Б. Напряженность фитогенных полей деревьев в лишайниково-зеленомошных сосняках // Экология. 1996. № 1. С. 3–9.

  • Ястребов А.Б., Лычная Н.В. Исследование фитогенных полей деревьев в лишайниково-зеленомошных сосняках // Ботанический журнал. 1993. Т. 78. № 5. С. 78–92.

  • Binkley D. The influence of tree species on forest soils: Processes and patterns // Proceeding of the Trees and Soil Workshop. Eds.: D.J. Mead, I.S. Cornforth. Canterbury: Lincoln University Press, 1995. P. 1–33.

  • Chodak M., Nikliǹska M. The effect of different tree species on the chemical and microbial properties of reclaimed mine soils // Biology & Fertility of Soils 2010. V. 46. P. 555–566.

  • Ewel K.C., Cropper W.P., Jr., Gholz H.L. Soil CO2 evolution in Florida slash pine plantations. I. Changes through time // Canadian Journal of Forest Research. 1986. V. 17. P. 325–329.

  • Finzi A.C., Canham C.D., Breemen N.V. Canopy tree-soil interactions within temperate forests: species effects on pH and cations // Ecology Applications. 1998. N 8 (2). P. 447–454.

  • Hammer Ø., Harper D. A. T., Ryan P. D. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. V. 4. N 1. P. 9.

  • Hokkanen T.J., Järvinen E., Kuuluvainen T. Properties of top soil and relationship between soil and trees in a boreal Scots pine stand// Silva Fennica. 1995. V. 29(3). P.189–203.

  • McDonald J.H. Handbook of Biological Statistics, 3rd ed. Sparky House Publishing, Baltimore, Maryland: 2014. 299 p.

  • Priha O., Lehto T., Smolander A. Mycorrhizas and C and N transformations in the rhizospheres of Pinus sylvestris, Picea abies and Betula pendula seedlings // Plant and Soil. 1999. V. 206. P. 191–204.

  • Reich P.B., Oleksyn J., Mrozinski P., Hobbie S.E., Eissenstat D.M., Chorover J., Chadwick O.A., Hale C.M., Tioelker M.G. Linking litter calcium, earthworms and soil properties: a common garden test with 14 tree species // Ecology Lettets. 2005. V. 8. N. 8. P. 811–818.

  • Sedia E.G., Ehrenfeld J.G. Differential effects of lichens, mosses and grasses on respiration and nitrogen mineralization in soils of the New Jersey Pinelands // Oecologia. 2005. V. 144. N 1. P. 137–147.

  • Shugalei L.S. The Siberian afforestation experiment: history, methodology, and problems // Tree species effects on soil: implications for global change: Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Trees and Soil Interactions, Implications to Global Climate Change August 2004 Krasnoyarsk, Russia. Series IV: Earth environmental sciences / Ed. by D. Binkley, O. Menyail. Amsterdam: IOS Press and Springer 2005. 2005. P. 257–268.

  • Vedrova E.F. Biochemistry of carbon and nitrogen in the Siberian afforestation experiment // Tree species effects on soil: implications for global change: Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Trees and Soil Interactions, Implications to Global Climate Change August 2004 Krasnoyarsk, Russia. Series IV: Earth environmental sciences / Ed. by D. Binkley, O. Menyail. Amsterdam: IOS Press and Springer 2005. P. 257–268.

  • Vesterdal L., Elberling B., Christiansen J.R., Callesen I., Schmidt I. K. Soil respiration and rates of soil carbon turnover differ among six common European tree species // Forest Ecology and Menegement. 2012. V. 264. P. 185–196.

  • Vesterdal L., Schmidt I. K., Callesen I., Nilsson L.O., Gundersen P. Carbon and nitrogen in forest floor and mineral soil under six common European tree species // Forest Ecology & Menegement. 2008. V. 255. P. 35–48.

  • Walker J., Sharpe P.J.H., Penridge L.K., Wu H. Ecological field theory: the concept and field tests // Vegetation. 1989. V. 83. P. 81–95.

  • Wu H., Sharpe P.J.H., Walker J., Penridge L.K. Ecological field theory (EFT): A spatial analysis of resource interference among plants // Ecological Modelling. 1985. N 29. P. 215–243.