Биологическая активность горных почв Западного Кавказа после сведения леса. С. 119–132

УДК

630:631.46:574.42

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-119-132

Аннотация

Проведено исследование комплекса показателей, характеризующих экологическое состояние лесных почв гор Северо-Западного Кавказа под широколиственными и смешанными лесами. Цель исследования состояла в оценке изменения биологической активности почв разного генезиса после сведения леса. Объектами изучения были дерново-карбонатные, серые лесные и серые лесостепные почвы лесных и нарушенных экосистем Республики Адыгеи на высотах от 500 до 1635 м над ур. м. Рассматривали участки вырубок с разным возрастом после сведения леса – от 10 до 40 лет. Анализируемые показатели: содержание общего и активного углерода, активность почвенных ферментов (каталаза, инвертаза, дегидрогеназа, уреаза, фосфатаза), численность бактерий, а также интегральный показатель биологических свойств почвы. Оценивали сопряженность этих показателей с гидротермическими условиями, плотностью почвы, сопротивлением пенетрации, реакцией среды, гидролитической кислотностью, суммой поглощенных оснований и другими параметрами почв. Уровень биологической активности почв вырубок низкогорий Адыгеи зависит от рельефа и сроков восстановления после сведения леса. Даже после нескольких десятилетий возобновления древесной растительности на склонах 12–15° не происходит полного возврата биологической активности до значений серых лесных почв фоновой лесной территории. Через 40 лет после рубки леса интегральный показатель биологических свойств серой лесной почвы все еще на 17 % меньше, чем на контрольном участке. Биологическая активность послелесных почв может изменяться по 3 основным направлениям. На крутых склонах при сильном нарушении почвенно-растительного покрова при работе тяжелой техники интегральный показатель биологических свойств почв уменьшается на 25–40 % и более без тенденции к восстановлению. При среднем уровне нарушений на участках с незначительными уклонами после первоначального снижения показателей почв следует их восстановление до контрольных значений. Восстановительные сукцессии с интенсивным развитием травянистой флоры и дернового процесса при слабом нарушении могут привести к увеличению биологической активности выше контрольных значений уже через 2–3 года. Комплексные биодиагностические исследования с использованием интегрального показателя биологического состояния почвы выявили в целом повышенную устойчивость почв низкогорий (серых лесных и лесостепных) по сравнению с почвами среднегорий Адыгеи (дерново-карбонатными почвами). Основным фактором деградации, снижающим биологическую активность нарушенных рубкой почв, является эрозия.

Сведения об авторах

А.К. Шхапацев¹, канд. с.-х. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4921-9882
К.Ш. Казеев²*, д-р геогр. наук, проф.; ResearcherID: O-8194-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0252-6212
Ю.С. Козунь², канд. биол. наук; ResearcherID: R-5170-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4336-7745
В.П. Солдатов², канд. биол. наук, науч. сотр.; ORCID: https://orcid.org/0009-0009-0699-9568
А.Н. Федоренко², мл. науч. сотр.; ResearcherID: AAB-8110-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1690-6048
В.В. Вилкова², мл. науч. сотр.; ResearcherID: AAB-7640-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1374-3941
¹Майкопский государственный технологический университет, ул. Первомайская, д. 191, г. Майкоп, Республика Адыгея, Россия, 385000; f_agr_technolog@mkgtu.ru
²Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, просп. Стачки, д. 194/1, г. Ростов-на-Дону, Россия, 344090; kamil_kazeev@mail.ru*, kuz.yuliya@mail.ru, mefesto90@mail.ru, pushok.mur@yandex.ru, lera.vilkova.00@mail.ru

Ключевые слова

антропогенное воздействие, рубка леса, экологическое состояние, биологическая диагностика, биоиндикаторы, ферментативная активность, горные почвы, Западный Кавказ

Для цитирования

Шхапацев А.К., Казеев К.Ш., Козунь Ю.С., Солдатов В.П., Федоренко А.Н., Вилкова В.В. Биологическая активность горных почв Западного Кавказа после сведения леса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 119–132. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-119-132

Литература

1. Вилкова В.В., Казеев К.Ш., Шхапацев А.К., Колесников С.И. Реакция ферментативной активности почв ксерофитных лесов черноморского побережья Кавказа на пирогенное воздействие // Арид. экосистемы. 2022. Т. 28, No 1 (90). С. 107–114. https://doi.org/10.24412/1993-3916-2022-1-107-114

2. Горобцова О.Н., Улигова Т.С., Гедгафова Ф.В., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Биологическая активность почв в поясе широколиственных лесов Центрального Кавказа // Лесоведение. 2021. No 1. С. 78–92. https://doi.org/10.31857/S0024114821010046

3. Горобцова О.Н., Улигова Т.С., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Оценка уровня биологической активности агрогенных и естественных черноземов Кабардино-Балкарии // Почвоведение. 2017. No 5. С. 614–623. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2021-13-1-25-34

4. Дегтярева Т.В., Караев Ю.И., Лиховид А.А., Лысенко А.В. Микроэлементный состав дерново-карбонатных почв Северо-Западного Кавказа // Устойчивое развитие гор. территорий. 2021. Т. 13, No 1 (47). С. 25–34. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2021-13-1-25-34

5. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов н/Д.: ЮФУ, 2016. 356 с. 

6. Казеев К.Ш., Солдатов В.П., Шхапацев А.К., Шевченко Н.Е., Грабенко Е.А., Ермолаева О.Ю., Колесников С.И. Изменение свойств дерново-карбонатных почв после сплошной рубки в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказа // Лесоведение. 2021. Т. 4, No 4. С. 426–436. https://doi.org/10.31857/S0024114821040069

7. Минкина Т.М., Манджиева С.С., Чаплыгин В.А., Назаренко О.Г., Максимов А.Ю., Замулина И.В., Бурачевская М.В., Сушкова С.Н. Аккумуляция тяжелых металлов разнотравной степной растительностью по данным многолетнего мониторинга // Арид. экосистемы. 2018. Т. 24, No 3 (76). С. 43–55. https://doi.org/10.1134/S2079096118030058

8. Нижельский М.С., Казеев К.Ш., Вилкова В.В., Колесников С.И. Ингибирование ферментативной активности чернозема обыкновенного газообразными продуктами горения растительных материалов // Почвоведение. 2022. No 6. С. 728–736. https://doi.org/10.1134/S1064229322060096

9. Никитин Д.А., Семенов М.В., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Железова А.Д., Иванова Е.А., Хитров Н.Б., Степанов А.Л. Микробиологические индикаторы экологических функций почв (обзор) // Почвоведение. 2022. No 2. С. 228–243. https://doi.org/10.31857/S0032180X22020095

10. Осинцева М.А., Милентьева И.С., Голубцова Ю.В. Физико-химический анализ почвенного покрова техногенно нарушенных территорий Кузбасса // Устойчивое развитие гор. территорий. 2022. Т. 14, No 2 (52). С. 252–262. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2022-14-2-252-262

11. Солдатов В.П., Шхапацев А.К., Казеев К.Ш., Харитонова Т.Д., Казеев Д.К., Колесников С.И. Динамика изменения активности ферментов в почвах Адыгеи с разной степенью нарушения после сведения леса // Изв. вузов. Сев.-Кавказ. регион. Естеств. науки. 2020. No 4. С. 105–111. https://doi.org/10.18522/1026-2237-2020-4-105-111

12. Сушкова С.Н., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Тюрина И.Г., Васильева Г.К., Кизилкая Р. Мониторинг содержания бенз (а)пирена в почвах под влиянием многолетнего техногенного загрязнения // Почвоведение. 2017. No 1. С. 105–116. https://doi.org/10.7868/S0032180X17010142

13. Шевченко Н.Е., Кузнецова А.И., Тебенькова Д.Н., Смирнов В.Э., Гераськина А.П., Горнов А.В., Грабенко Е.А., Тихонова Е.В., Лукина Н.В. Сукцессионная динамика растительности и запасы почвенного углерода в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказа // Лесоведение. 2019. No 3. С. 163–176. https://doi.org/10.1134/S0024114819030082

14. Burachevskaya M., Mandzhieva S., Bauer T., Minkina T., Rajput V., Chaplygin V., Fedorenko A., Chernikova N., Zamulina I., Kolesnikov S., Sushkova S., Perelomov L. The Effect of Granular Activated Carbon and Biochar on the Availability of Cu and Zn to Hordeum sativum Distichum in Contaminated Soil. Plants, 2021, vol. 10, no. 5, art. no. 841. https://doi.org/10.3390/plants10050841

15. Cao R., Yang W., Chang C., Wang Z., Wang Q., Li H., Tan B. Differential Seasonal Changes in Soil Enzyme Activity along an Altitudinal Gradient in an Alpine-Gorge Region. Applied Soil Ecology, 2021, vol. 166, art. no. 104078. https://doi.org/10.1016/j.ap-soil.2021.104078

16. Huang H., Tian D., Zhou L., Su H., Ma S., Feng Y., Tang Z., Zhu J., Ji C., Fang J. Effects of Afforestation on Soil Microbial Diversity and Enzyme Activity: A Meta-Analysis. Geoderma, 2022, vol. 423, art. no. 115961. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.115961

17. Kozun Yu.S., Kazeev K.Sh., Kolesnikov S.I. Climatic Gradients of Biological Properties of Zonal Soils of Natural Lands. Geoderma, 2022, vol. 425, art. no. 116031. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116031

18. Luo L., Meng H., Gu J.D. Microbial Extracellular Enzymes in Biogeochemical Cycling of Ecosystems. Journal of Environmental Management, 2017, vol. 197, pp. 539–549. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.04.023

19. Minnikova T., Ruseva A., Kolesnikov S. Assessment of Ecological State of Soils Contaminated by Petroleum Hydrocarbons after Bioremediation. Environmental Processes, 2022, vol. 9, art. no. 49. https://doi.org/10.1007/s40710-022-00604-9

20. Minnikova T., Kolesnikov S., Evstegneeva N., Timoshenko A., Tsepina N. Estimation of the Enzymatic Activity of Haplic Chernozem under Contamination with Oxides and Nitrates of Ag, Bi, Te and Tl. Agronomy, 2022, vol. 12, no. 9, art. no. 2183. https://doi.org/10.3390/agronomy12092183

21. Thiele-Bruhn S., Schloter M., Wilke B.-M., Beaudette L.A., Martin-Laurent F., Cheviron N., Mougin C., Römbke J. Identification of New Microbial Functional Standards for Soil Quality Assessment. SOIL, 2020, vol. 6, iss. 1, pp. 17–34. https://doi.org/10.5194/soil-6-17-2020