ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2019, № 3, С. 163-176


СУКЦЕССИОННАЯ ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ЗАПАСЫ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА В ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕНЫХ ЛЕСАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА
Н. Е. Шевченко1, А. И. Кузнецова1, Д. Н. Тебенькова1, В. Э. Смирнов1,2, А. П. Гераськина1, А. В. Горнов1, Е. А. Грабенко3, Е. В. Тихонова1, Н. В. Лукина1
1Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН
Россия, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14
2Институт математических проблем биологии РАН – филиал Федерального исследовательского центра «Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН»
Россия, 142290, Пущино, ул. Профессора Виткевича, 1
3Майкопский государственный технологический университет,
Россия, 385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191
E-mail: neshevchenko@gmail.com


Поступила в редакцию 06.04.2018 г.
В статье дана оценка динамики растительности и изменений запасов почвенного углерода в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказа в ходе послерубочной сукцессии. Эта проблема актуальна в связи с изменением климата и вкладом лесных экосистем  в сток углерода. Объекты исследования – хвойно-широколиственные леса Северо-Западного Кавказа (Кавказский биосферный заповедник и Апшеронское лесничество в верховьях р. Белой и р. Пшехи) на разных стадиях восстановительной сукцессии пихтово-буковых лесов. На основе эколого-ценотической классификации выделены и описаны три стадии: ранняя – осиново-грабовые жимолостно-мелкотравные сообщества, переходная – буково-пихтово-грабовые мелкотравные сообщества, поздняя – пихтово-буковые мертвопокровные сообщества. Дана оценка условий местообитаний стадий восстановительной сукцессии по результатам многомерного анализа геоботанических описаний с использованием экологической шкалы Г. Элленберга. Проведен анализ кислотности, содержания углерода, азота и запасов углерода в почвах с применением современных методов. Выявлено, что на поздней стадии сукцессии, представленной буково-пихтовыми лесами, происходит возрастание запасов почвенного углерода в подстилке и их снижение в гумусовом горизонте. Эти разнонаправленные изменения в верхних горизонтах почв обусловлены доминированием древесных растений, формирующих опад низкого качества. Дополнительным объяснением снижения запасов почвенного углерода является отсутствие трав на поздней стадии сукцессии.  Отношение C : N в гумусовом горизонте регулируется не только качеством опада, но и биомассой дождевых червей. Выявлено сходство трендов, установленных на основе количественной оценки почвенных показателей и с применением экологической шкалы Г. Элленберга, в изменении характеристик местообитаний.
Ключевые слова: Северо-Западный Кавказ, хвойно-широколиственные леса, сукцессионная динамика, кислотность почв, запас почвенного углерода, содержание азота, C : N.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (16 – 17 – 10284) и программы Президиума РАН (0110 – 2018 – 0005) в рамках государственного задания ЦЭПЛ РАН (АААА-А18-118052400130-7).
DOI: 10.1134/S0024114819030082


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Битюцкий Н.П., Соловьева А.Н., Лукина Е.И., Олейник А.С., Завгородняя Ю.А., Демин В.В., Бызов Б.А. Экскреты дождевых червей – стимулятор минерализации соединений азота в почве // Почвоведение. 2007. № 4. P. 468–473.

  • Биота экосистем Большого Кавказа / Под ред. Зиминой Р.П., Злотина Р.И. М.: Наука, 1990. 221 с.

  • Геология СССР. Геологическое описание. Северный Кавказ. / Под ред. В.Л. Андрущука, А.Я. Дубинского, В.Е. Хаина. М.: Недра, 1968. Т.9. Ч.1. 760 с.

  • Гиляров М.С. Учет крупных беспозвоночных (мезофауна) // Количественные методы в почвенной зоологии / Под ред. М.С. Гилярова, Б.Р. Стригановой. М.: Наука, 1987. С. 9–26.

  • Голгофская К.Ю., Горчарук Л.Г., Егорова С.В. К изучению взаимоотношений некоторых компонентов горно-лесных биогеоценозов Кавказского заповедника // Труды Кавказского заповедника. 1967. Вып. 9. С. 59–118.

  • Горнов А.В., Горнова М.В., Тихонова Е.В., Шевченко Н.Е., Казакова А.И., Ручинская Е.В., Тебенькова Д.Н. Оценка сукцессионного статуса хвойно-широколиственных лесов европейской части России на основе популяционного подхода // Лесоведение. 2018. № 6. С. 16–30.

  • Евстигнеев О.И., Коротков В.Н., Бакалина Л.В. Популяционная организация грабовых лесов Каневского заповедника // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 1992. Т. 97. № 2. С. 81–89.

  • Методические подходы к экологической оценке лесного покрова в бассейне малой реки / Под ред. Заугольновой Л.Б., Браславской Т.Ю. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010. 383 с.

  • Зонн С.В. Горно-лесные почвы северо-западного Кавказа. Л.: Изд-во АН СССР. 1950. 334 с.

  • Луганский Н.А., Залесов С.В., Луганский В.Н. Лесоведение. Екатеринбург: Уральский гос. лесотех. университет, 2010. 432 с.

  • Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северотаежных лесов. М.: Наука, 2008.  341 с.

  • Лукина Н.В., Орлова М.А., Бахмет О.Н., Тихонова Е.В., Тебенькова Д.Н., Казакова А.И., Крышень А.М., Горнов А.В., Смирнов В.Э., Шашков М.П., Ершов В.В., Князева С.В. Влияние растительности на характеристики лесных почв Республики Карелия // Почвоведение. 2019. № 5. (в печати).

  • О методических указаниях по количественному определению объема поглощения парниковых газов: Распоряжение Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 30 июня 2017 г.

  • Смирнова О.В., Попадюк Р.В., Чистякова А.А. Популяционные методы определения минимальной площади лесного ценоза // Ботанический журнал. 1988. Т. 73. № 10. С. 1423–1434.

  • Смирнова О.В., Бобровский М.В., Ханина Л.Г., Смирнов В.Э. Биоразнообразие и сукцессионный статус старовозрастных темнохвойных лесов Европейской России // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. № 1. С. 26–48.

  • Приказ Рослесхоза № 10: Справочник лесотаксационных нормативов для Северного Кавказа. Утверждено 19.01.1995.

  • Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.

  • Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). Cambridge: Cambridge university press, 1995, 516 p.

  • Ammer C., Stimm B., Mosandl R. Ontogenetic variation in the relative influence of light and belowground resources on European beech seedling growth // Tree Physiology.  2008. V. 28. № 5. P. 721–728.

  • Anderson J.M. The breakdown and decomposition of sweet chestnut (Castanea sativa Mill.) and beech (Fagus sylvatica L.) leaf litter in two deciduous woodland soils // Oecologia. 1973. V. 12. № 3. P. 275–288.

  • Aubert M., Margerie P., Ernoult A., Decaëns T., Bureau F. Variability and heterogeneity of humus forms at stand level: comparison between pure beech and mixed beech-hornbeam forest //

  • Annals of Forest Science. 2006. V. 63. № 2. Р. 177–188.

  • Christensen N., Kismul V., Sisula H., Giege B. Methods for integrated monitoring in the Nordic countries. Copenhagen: Nordic Council of Ministers, 1989. 280 p.

  • Ellenberg H. Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen in ökologischer, dynamischer und historischer Sicht. 5. Stuttgart: Ulmer Eugen, 1996. 1096 s.

  • Framstad E., Wit H., Mäkipää R., Larjavaara M., Vesterdal L., Karltun E. Biodiversity, carbon storage and dynamics of old northern forests. Copenhagen: Nordic Council of Ministers, 2013. 130 p.

  • Gebauer T. Water turnover in species-rich and species-poor deciduous forests: xylem sap flow and canopy transpiration: Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades. Göttingen: GAU, 2010. 128 p.

  • Halonen O., Tulkki H., Derome J. Nutrient analysis methods // Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja. 1983. V. 121. P. 1–28.

  • Helliwell D.R. Plant growth and daylight in woodland; the role of diffuse and direct sunlight // Quarterly Journal of Forestry. 2012. V. 106. № 1. P. 37–42.

  • Husson F., Le S., Pages J. Exploratory multivariate analysis by example using R. Boca Raton: CRC Press, 2017. 248 p.

  • Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A., Abolina A., Akatova T.V., Baisheva E.Z., Bardunov L.V., Baryakina E.A., Belkina O.A., Bezgodov A.G., Boychuk M.A., Cherdantseva V.Y., Czernyadjeva I.V., Doroshina G.Y., Dyachenko A.P., Fedosov V.E., Goldberg I.L., Ivanova E.I., Jukoniene I., Kannukene L., Kazanovsky S.G., Kharzinov Z.K., Kurbatova L.E., Maksimov A.I., Mamatkulov U.K., Manakyan V.A., Maslovsky O.M., Napreenko M.G., Otnyukova T.N., Partyka L.Y., Pisarenko O.Y., Popova N.N., Rykovsky G.F., Tubanova D.Y., Zheleznova G.V., Zolotov V.I. Сhecklist of mosses of East Europe and North Asia // Arctoa. 2006. V. 15. Р. 1-130.

  • Kooijman A.M., Smit A. Relationships between forest vegetation, parent material and soil development in the Luxembourg cuesta landscape / The Luxembourg Gutland Landscape. Cham: Springer, 2018. P. 153–176.

  • Krämer I. Rainfall partitioning and soil water dynamics along a tree species diversity gradient in a deciduous old-growth forest in Central Germany. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades. Göttingen: GAU, 2009, 162 p.

  • Langenbruch C. Effects of nutrient cycling through litter of different broadleaved deciduous tree species on soil biochemical properties and the dynamics of carbon and nitrogen in soil. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades. Göttingen: GAU, 2012, 93 p.

  • Lewis S.L., Lopez-Gonzalez G., Sonké B., Affum-Baffoe K., Baker T.R., Ojo L.O., Phillips O.L., Reitsma J.M., White L., Comiskey J.A., K M.-N.D., Ewango C.E.N., Feldpausch T.R., Hamilton A.C., Gloor M., Hart T., Hladik A., Lloyd J., Lovett J.C., Makana J.-R., Malhi Y., Mbago F.M., Ndangalasi H.J., Peacock J., Peh K.S.H., Sheil D., Sunderland T., Swaine M.D., Taplin J., Taylor D., Thomas S.C., Votere R., Wöll H. Increasing carbon storage in intact African tropical forests // Nature. 2009. V. 457. № 7232. P. 1003–1006.

  • Luyssaert S., Schulze E.-D., Börner A., Knohl A., Hessenmöller D., Law B., Ciais P., Grace J. Old-growth forests as global carbon sinks // Nature. 2008. V. 455. № 7210. Р. 213–215.

  • Vashum K.T., Jayakumar S. Methods to estimate above-ground biomass and carbon stock in natural forests – a review // Journal of Ecosystem & Ecography. 2012. V. 2. № 4. Article 116.

  • World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Rome: FAO, 2014. 181 р.

  • www.cepl.rssi.ru/bio/forest/ (дата обращения: 08.11.2017).

  • www.R-project.org (дата обращения: 01.04.2018).

  • Zhou G.-Q., Zhang Y., Ferguson D.J.P., Chen S., Rasmuson-Lestander Å., Campbell F.C., Watt S.M. The drosophila ortholog of the endolysosomal membrane protein, endolyn, regulates cell proliferation // Journal of Cellular Biochemistry. 2006. V. 99. № 5. P. 1380–1396.