ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2020, № 6, С. 560–574


ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ В ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ ПОСЛЕ ПОЖАРА В СРЕДНЕЙ ТАЙГЕ КАРЕЛИИ
М. В. Медведева1, О. Н. Бахмет2, В. А. Ананьев1, С. А. Мошников1, А. В. Мамай1, Е. В. Мошкина1, В. В. Тимофеева1
1Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр Российской академии наук” Институт леса КарНЦ РАН
ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, Республика Карелия, 185910 Россия
2Федеральный исследовательский центр “Карельский научный центр Российской академии наук”
ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, Республика Карелия, 185910 Россия
E-mail: mariamed@mail.ru


Поступила в редакцию 24.04.2018 г.
Впервые в пирогенно трансформированных лесных экосистемах среднетаежной подзоны Карелии дана комплексная оценка состояния микробного сообщества почв. Установлено, что ель более чувствительна к огневому воздействию, чем сосна. На основании данных о проективном покрытии растений напочвенного покрова выделили импактную зону пирогенного воздействия (100% гибель растений) и буферную (до 50%). Контролем служил ненарушенный участок. Изменение фракционного состава лесных подстилок трансформированных участков подтверждает их гетерогенность, нарушение, а также зонирование территории. Выявлено, что под влиянием пожара происходят изменения морфологического строения почв, кислотно-щелочных свойств, содержания зольных элементов и гумуса. Показано, что на фоне пирогенеза происходит изменение структурно-функциональной организации микробоценоза почв. Выявлено изменение численности микроорганизмов, осуществляющих круговорот азота и углерода. Установлено увеличение численности актиномицетов в почвах импактного пирогенного воздействия. Снижение активности каталазы в верхнем органогенном горизонте почв, подверженных наибольшему пирогенному воздействию, свидетельствует об изменении окислительно-восстановительных условий превращения органического вещества. Показано, что содержание углерода микробной биомассы и эмиссия СО2 зависит от свойств почв, зоны пирогенного воздействия. Под влиянием пирогенеза происходит нарушение ресурса органического вещества и его состава, связанное с изменением фракционного состава лесных подстилок, что указывает на изменение условий функционирования микробиоты. Снижение деструкционных процессов на участках импактной зоны определяется невысокой потребностью микроорганизмов в субстрате, а также неблагоприятными эдафическими условиями. В настоящее время возможно формирование отрицательного углеродного баланса, когда потери углекислоты не будут компенсироваться поступлением растительных остатков в экосистему. Данные проведенных исследований могут быть использованы при проведении экологического мониторинга природной среды, а также могут быть основой при создании концептуально-балансовых моделей эмиссии СО2 на территории России.
Ключевые слова: среднетаежная подзона Карелии, Водлозерский национальный парк, лесные почвы, пожар, органическое вещество почв, биологическая активность почв.
Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (Институт леса КарНЦ РАН).
DOI: 10.31857/S0024114820060066


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Оценка устойчивости микробных комплексов почв к природным и антропогенным воздействиям // Почвоведение. 2002. № 5. С. 580-587.

  • Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М. Бочарникова Е.О., Стольникова Е.В. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистыми почвами постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Там же. 2009. № 9. С. 1109-1116.

  • Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почвы. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.

  • Баккал И.Ю., Горшков В.В., Ставрова Н.И. Динамика восстановления основных компонентов бореальных сосновых лесов после пожаров // Проблемы экологии растительных сообществ. СПб.: ООО «ВВМ», 2009. С. 273-283 с.

  • Безкоровайная И.Н., Иванова Г.А., Тарасов П.А., Сорокин Н.Д., Богородская А.В., Иванов В.А., Конард С.Г., Макрае Д.Дж. Пирогенная трансформация почв сосняков средней тайги Красноярского края // Cибирский экологический журнал. 2005. № 1. С. 143-152.

  • Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д. Оценка устойчивости микробных сообществ в процессе разложения поллютантов в почве // Почвоведение. 1996. № 11. С. 1341-1346.

  • Богданов В.В., Прокушкин А.С., Прокушкин С.Г. Влияние низовых пожаров на подвижность органического вещества почвы в лиственничниках криолитозоны Средней Сибири // Вестник КрасГАУ. 2009. Вып. 2. С. 88-93.

  • Богородская А.В., Кукавская Е.А. Состояние микробных сообществ в почвах лиственных и светлохвойных лесов средней Сибири после рубок и пожаров // Лесоведение. 2016. № 5. С. 383-396.

  • Горшков В.В., Баккал И.Ю., Ставрова Н.И. Восстановление нижних ярусов сосновых лесов Кольского полуострова после пожаров // Ботанический журнал. 1995. Т. 80. № 5. С. 35–46.

  • Горшков В.В., Ставрова Н.И. Пожары как фактор нарушения бореальных лесов // Проблемы экологии растительных сообществ. СПб.: ООО «ВВМ», 2009. С. 237–238.

  • Динамика лесных сообществ северо-запада России // Отв. ред. В. Т. Ярмишко. СПб.: ООО ВВМ, 2009. 276 с.

  • Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н., Жангуров Е.В., Низовцев Н.А. Влияние пожара в северотаежном ельнике на органическое вещество почвы // Лесоведение. 2015. № 1. С. 52-62.

  • Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Шуляк П.П., Честных О.В. Влияние пожаров и заготовок древесины на углеродный баланс лесов России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 36-49.

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

  • Ковалева Н.М., Иванова Г.А. Динамика живого напочвенного покрова после низовых пожаров в сосновых насаждениях (Нижнее Приангарье) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. № 1-5. Том 14. С. 1264-1267.

  • Круглов Ю.В., Пароменская Л.Н. Модификация газометрического метода определения каталазной активности // Почвоведение. 1966. №1. С.93-95.

  • Маслов А.Д. Короед-типограф и усыхание еловых лесов. Пушкино: ВНИИЛМ, 2010. 38 с.

  • Медведева М.В., Бахмет О.Н., Яковлев А.С. Микробиологическая и биохимическая индикация состояния почв Карелии, подверженных воздействию аэротехногенного загрязнения // Почвоведение. 2006. № 1. С. 72-76.

  • Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: МГУ, 1991. 304с.

  • Морозова Р.М. Лесные почвы Карелии. Л.: Наука, 1991. 184 с.

  • Мухортова Л.В., Кривобоков Л.В., Харпухаев Т.М., Найданов Б.Б. Влияние пожаров на запасы корней и подземного детрита в горнотаежных лиственничниках Прибайкалья // Лесоведение. 2015. № 4. С. 282-292.

  • ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки. М.: ЦБНТИ гослесхоза СССР, 1983. 60 с.

  • Полевая геоботаника. М.;Л.: Наука, 1964. Т. 3. 530 с.; 1976. Т. 5. 320 с.

  • Сорокин Н.Д. микробиологический мониторинг нарушенных наземных экосистем Сибири // Известия РАН. Сер. Биол. 2009. № 6. С. 728-733.

  • Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 144 с.

  • Сусьян Е.А., Ананьева Н.Д., Гавриленко Е.Г., Чернова, О.В., Бобровский М.В. Углерод микробной биомассы в профиле лесных почв южной тайги // Почвоведение. 2009. № 10. С. 1233-1240.

  • Тарасова В.Н., Горшков В.В., Жулай И.А. Динамика восстановления видового разнообразия лишайников в сосняке зеленомошном после низового пожара 1994 г. в заповеднике «Кивач» (южная Карелия) // Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы: Матер. Всерос. конф. СПб.: Изд-во ООО Бостон-спектр. 2011. Т. 2. С. 237-240.

  • Шешуков М.А., Савченко А.П., Пешков В.В. Лесные пожары и борьба с ними на севере Дальнего Востока. Хабаровск: ДальНИИ лесн. хоз-ва, 1992. 97 с.

  • Ярмишко В.Т., Ярмишко М.А. Воздействие лесных пожаров на растения нижних ярусов северотаежных сосновых лесов (Кольский полуостров) // Проблемы экологии растительных сообществ. СПб.: ООО ВВМ, 2009. С. 284-293.

  • Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biology & Biochemistry. 1978. V. 10. P. 215-221.

  • Anderson J.P.E., Domsch K.H. Quantities of plant nutrients in the microbial biomass of selected soils // Soil Science. 1980. V. 130. N 4. Р. 211-216.

  • Anderson T.H., Domsch K.H. Soil microbial biomass: The eco-physiological approach // Soil Biology & Biochemistry. 2010. V. 42. Р. 2039-2043.

  • Bolin B. Changes of land biota and their importance for the carbon cycle // Science. 1977. V. 196. P. 613-615.

  • Gleixner G., Czimczik C., Kramer C., Luhker B. M. and. Schmidt M. W. I Plant compounds and their turnover and stability as soil organic matter in Global Biogeochemical Cycles in the Climate System  London, UK, Academic. 2001. РР. 201-213.

  • Harris J.A. Measurements of the soil microbial community for estimating the success of restoration // European Journal of Soil Science. 2003. V. 54. P. 801-808.

  • Lindholm T., Vasander H. 1987. Vegetation and stand development of mesic forest after prescribed burning // Silva Fennica. V. 21(3). P. 259–278.

  • Ollinger S.V. Forest Ecosystems. Encyclopedia of life science. Basingstoke. Macmillan Publishers: Ltd. Nature Publishing Group. 2002. P.1-10.

  • Sollins P., Homann P., Caldwell B.A. Stabilization and destabilization of soil organic matter: mechanisms and controls // Geoderma. 1996. V. 74. P. 65-105.

  • Vazquez F.J., Acea M.J., Carhallas T. Soil microbial populations after wildfire // Microbiology Ecology. 1993. V. 13. P. 93-104.

  • World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World soil resources reports/ IUSS Working Group WRB. Rome: FAO. 2015. 203 p.