Последействие многолетнего внесения минеральных удобрений на видовой состав и структуру напочвенного покрова в культурах сосны на песчаных почвах

УДК

630*232.322.4:674.032.475.4

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2018.1.18

Аннотация

Приведены результаты исследования последействия многолетнего внесения различных сочетаний минеральных удобрений (простые (азот – N, фосфор – P, калий – K), комплексные (PK, NP, NK, NPK) и контроль) на напочвенный покров в культурах сосны в Карельском таежном районе через 17 лет после окончания их применения. Пробные площади после внесения различных удобрений отличаются общим количеством видов, соотношением обилия групп растений (кустарнички, мхи, лишайники) и количеством опада. Варианты опыта с простыми калийными и фосфорными удобрениями (без азота) по указанным характеристикам близки к контролю. В этих вариантах отмечено наименьшее количество видов растений мохово-лишайникового и травяно-кустарничкового яруса, при этом проективное покрытие видов напочвенного покрова высокое, выявлено наименьшее значение относительной полноты древостоя (0,7...0,8), максимальное проективное покрытие кустистых лишайников (25 %) и минимальное количество опада (12 %). В вариантах с комплексными азотными и фосфорными удобрениями относительная полнота древостоя – 1,0 и выше, при этом обилие лишайников незначительное (12 %), количество опада – 40 %. Влияние азотсодержащих удобрений проявилось в увеличении видового разнообразия напочвенного покрова за счет мезотрофных видов. Многолетнее применение азотсодержащих удобрений усилило рост культур сосны не только во время их внесения, но и в период последействия. Густой древостой и большое количество хвойного опада создают неблагоприятные условия произрастания как для кустистых лишайников, так и для зеленых мхов. Влияние внесенных азотсодержащих удобрений сохраняется на протяжении 17 лет после прекращения опыта.

Сведения об авторах

Н.В. Геникова, канд. биол. наук, науч. сотр.

В.А. Харитонов, науч. сотр.

Институт леса Карельского научного центра Российской академии наук, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910; e-mail: genikova@krc.karelia.ru, haritonov@krc.karelia.ru

Ключевые слова

минеральные удобрения, культуры сосны, напочвенный покров, песчаные почвы

Источник финансирования

Работа выполнена в рамках государственного задания Института леса Карельского научного центра Российской академии наук

Для цитирования

Геникова Н.В., Харитонов В.А. Последействие многолетнего внесения минеральных удобрений на видовой состав и структуру напочвенного покрова в культурах сосны на песчаных почвах // Лесн. журн. 2018. № 1. С. 18–28. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.1.18

Литература

1. Гаврилова О.И., Кищенко И.Т. Влияние минеральных удобрений на рост культур сосны обыкновенной на песчаных почвах южной Карелии // Лесн. журн. 2003. № 6. С. 7–15. (Изв. высш. учеб. заведений).

2. Казимиров Н.И., Куликова В.К., Морозова Р.М. Применение удобрений в лесах Карелии. Петрозаводск: Карелия, 1974. 46 с.
3. Кравченко А.В. Конспект флоры Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 403 с.

4. Кузьмин И.А. Рост сосны и ели на удобренных и обработанных гербицидами площадях // Удобрения и гербициды в лесных питомниках и культурах: сб. науч. тр. Петрозаводск, 1987. С. 81–93.

5. Куликова В.К. Изменение агрохимических свойств почв при внесении минеральных удобрений // Повышение эффективности лесовосстановительных мероприятий на Севере: сб. науч. тр. Петрозаводск: Карел. фил. АН СССР, 1977. С. 24–41.

6. Люлькович И.Н. Функциональные изменения в звеньях биологического круговорота в лесных экосистемах после удобрения и рубок ухода: автореф. дис. … канд. биол. наук. СПб., 2005. 18 с.

7. Матюшкин В.А., Скороходова О.Н. Изменение видового состава и продуктивности напочвенного покрова в сосняках травяно-сфагновых под влиянием проведения комплекса лесохозяйственных мероприятий // Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты: ма-
териалы междунар. науч.-практ. конф. Петрозаводск, КарНЦ РАН, 2004. С. 230–233.
  
8. Ронконен Н.И., Куликова В.К. Влияние удобрений на развитие напочвенного покрова // Повышение эффективности лесовосстановительных мероприятий на Севере: сб. науч. тр. Петрозаводск: Карел. фил. АН СССР, 1977. С. 42–52.

9. Соколов А.И., Пеккоев А.Н., Харитонов В.А. Влияние многолетнего применения минеральных удобрений на рост сосны в толщину в посевах на паловых вырубках с песчаными почвами. I. Последствие 30-летнего ежегодного применения калийных удобрений на рост сосны в толщину и качество древесины // Лесн. журн. 2016. № 6. С. 42–55. (Изв. высш. учеб. заведений).

10. Соколов А.И., Пеккоев А.Н., Харитонов В.А. Влияние периодического внесения азотных удобрений на качество древесины сосны обыкновенной в культурах // Успехи современного естествознания. 2016. № 11. С. 75–79.

11. Степаненко И.И. Изменения в живом напочвенном покрове в опытах с минеральными удобрениями в разных типах леса // Лесн. вестн. 2006. № 6. С. 4–12.

12. Фадеева М.А., Голубкова Н.С., Витикайнен О., Ахти Т. Конспект лишайников и лихенофильных грибов Республики Карелия. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 194 с.

13. Чумак Н.Ф. Микоризы сосны на песчаных почвах в связи с применением удобрений: автореф. дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск, 1981. 25 с.

14. Шмидт В.М. Статистические методы в сравнительной флористике. Л.: ЛГУ, 1980. 176 с.

15. Шубин В.И. Влияние удобрений на рост культур сосны на песчаных почвах // Повышение эффективности лесовосстановительных мероприятий на Севере: сб. науч. тр. Петрозаводск: Карел. фил. АН СССР, 1977. С. 66–77.

16. Шубин В.И., Гелес И.С., Крутов В.И., Морозова Р.М., Соколов А.И. Повышение производительности культур сосны и ели на вырубках. Петрозаводск: КарНЦ АН СССР, 1991. 176 с.

17. Шутов И.В., Маслаков Е.Л., Маркова И.А., Полянский Е.В., Бельков В.П., Гладков Е.Г., Головчанский И.Н., Рябинин Б.Н., Морозов В.А., Шиманский П.С. Лесные плантации (ускоренное выращивание ели и сосны). М.: Лесн. пром-сть, 1984. 248 с.

18. Dirkse G.M., Martakis G.F.P. Effects of Fertilizer on Bryophytes in Swedish Experiments on Forest Fertilization // Biological conservation. 1992. No. 59, iss. 2-3. Pp. 155–161.

19. Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A. et al. Check-List of Mosses of East Europe and North Asia // Arctoa. 2006. Vol. 15. Pp. 1–130.

20. Mäkipää R. Sensitivity of Forest-Floor Mosses in Boreal Forests to Nitrogen and Sulphur Deposition // Water, Air and Soil Pollution. 1995. Vol. 85, iss. 3. Pp. 1239–1244.

21. Manninen O.H., Stark S., Kytöviita M.-M., Lampinen L., Tolvanen A.
Understorey Plant and Soil Responses to Disturbance and Increased Nitrogen in Boreal Forests // Journal of Vegetation Science. 2009. Vol. 20, iss. 2. Pp. 311–322.

22. Rodenkirchen H. Effects of Acidic Precipitation, Fertilization and Liming on the Ground Vegetation in Coniferous Forests of Southern Germany // Water, Air and Soil Pollution. 1992. Vol. 61, iss. 3-4. Pp. 279–294.
  
23. Strengbom J., Nordin A., Näsholm N., Ericson L. Slow Recovery of Boreal Forest Ecosystem Following Decreased Nitrogen Input // Functional Ecology. 2001. Vol. 15, iss. 4. Pp. 451–457.

24. Turkington R., John E., Krebs C.J., Dale M.R.T., Nams V.O., Boonstra R., Boutin S., Martin K., Sinclair A.R.E., Smith J.N.M. The Effects of NPK Fertilization for Nine Years on Boreal Forest Vegetation in Northwestern Canada // Journal of Vegetation Science. 1998. Vol. 9, iss. 3. Pp. 333–346.

Поступила 21.05.17

Ссылка на английскую версию:

The Aftereffects of Long-Term Mineral Fertilization on the Species Composition and the Ground Cover Structure of Pine Crops on Sandy Soils

UDC 630*232.322.4:674.032.475.4
  
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.1.18
  
The Aftereffects of Long-Term Mineral Fertilization on the Species Composition and the Ground Cover Structure of Pine Crops on Sandy Soils

N.V. Genikova, Candidate of Biological Sciences, Research Officer
  
V.A. Kharitonov, Research Officer
  
Forestry Research Institute of Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, ul. Pushkinskaya, 11, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185910, Russian Federation; e-mail: genikova@krc.karelia.ru, haritonov@krc.karelia.ru

The paper presents the research results of the aftereffect of long-term application of various combinations of mineral fertilizers (simple (nitrogen – N, phosphorus – P, potassium – K), complex (PK, NP, NK, NPK) and control) on the soil cover in pine crops in the Karelian taiga region via 17 years after their application. Sample plots treated with various fertilizers differ in the total number of species, abundance ratios of plant groups (shrubs, mosses, lichens) and the amount of litter. Variants of the experiment with simple potassium and phosphorus fertilizers (without nitrogen) for these characteristics are close to control. We mark the smallest number of plant species of the moss-lichen and grass-dwarf shrub layers, a high projective cover of the species of the ground cover, the lowest value of the relative stand density (0.7...0.8), maximum projective cover of fruticose lichens (25 %) and the minimum amount of litter (12 %). The relative stand density in variants with complex nitrogen and phosphorus fertilizers is 1.0 and higher, while the abundance of lichens is insignificant (12 %), and the amount of litter is 40 %. The effect of nitrogen fertilizers is manifested in an increase in the species diversity of the ground cover due to mesotrophic species. The long-term use of nitrogen fertilizers has increased the growth of pine crops during their application and the aftereffect. A dense stand and a large amount of coniferous litter create unfavorable growth conditions for bushy lichens and green mosses. The effect of introduced nitrogen fertilizers has been observed for 17 years after the experiment.

Keywords: mineral fertilizer, pine crop, ground cover, sandy soil.

REFERENCES

1. Gavrilova O.I., Kishchenko I.T. Vliyanie mineral'nykh udobreniy na rost kul'tur sosny obyknovennoy na peschanykh pochvakh yuzhnoy Karelii [Influence of Mineral Fertilizers on Scots Pine Growth on South Karelia Sand Soils]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2003, no. 6, pp. 7–15.

2. Kazimirov N.I., Kulikova V.K., Morozova R.M. Primenenie udobreniy v lesakh Karelii [Fertilizers Application in the Forests of Karelia]. Petrozavodsk, Kareliya Publ., 1974. 46 p. (In Russ.)

3. Kravchenko A.V. Konspekt flory Karelii [A Compendium of Flora of Karelia]. Petrozavodsk, KarRC RAS Publ., 2007. 403 p. (In Russ.)

4. Kuz'min I.A. Rost sosny i eli na udobrennykh i obrabotannykh gerbitsidami ploshchadyakh [Pine and Spruce Growth on Fertilized and Herbicide-Treated Areas]. Udobreniya i gerbitsidy v lesnykh pitomnikakh i kul'turakh: sb. nauch. tr. [Fertilizers and Herbicides in Forest Nurseries and Crops]. Petrozavodsk, 1987, pp. 81–93. (In Russ.)

5. Kulikova V.K. Izmenenie agrokhimicheskikh svoystv pochv pri vnesenii mineral'nykh udobreniy [Change in Agrochemical Properties of Soils when Mineral Fertilization]. Povyshenie effektivnosti lesovosstanovitel'nykh meropriyatiy na Severe: sb. nauch. tr. [Improving the Effectiveness of Reforestation Measures in the North]. Petrozavodsk, Karelian Branch of the USSR Acad. Sci. Publ., 1977, pp. 24–41. (In Russ.)

6. Lyul'kovich I.N. Funktsional'nye izmeneniya v zven'yakh biologicheskogo krugovorota v lesnykh ekosistemakh posle udobreniya i rubok ukhoda: avtoref. dis. … kand. biol. nauk [Functional Changes in the Links of the Biological Cycle in Forest Ecosystems after Fertilization and Thinning: Cand. Biol. Sci. Diss. Abs.]. Saint Petersburg, 2005. 18 p.

7. Matyushkin V.A., Skorokhodova O.N. Izmenenie vidovogo sostava i produktivnosti napochvennogo pokrova v sosnyakakh travyano-sfagnovykh pod vliyaniem provedeniya kompleksa lesokhozyaystvennykh meropriyatiy [Changes in the Species Composition and Soil Cover Productivity in Grass and Sphagnum Pine Forests under the Influence of a Complex of Forest Management Activities]. Antropogennaya transformatsiya taezhnykh ekosistem Evropy: ekologicheskie, resursnye i khozyaystvennye aspekty: materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Anthropogenic Transformation of Taiga Ecosystems in Europe: Environmental, Resource and Economic Aspects: Proc. Intern. Sci. Practical Conf.]. Petrozavodsk, KarRC RAS Publ., 2004, pp. 230–233. (In Russ.)

8. Ronkonen N.I., Kulikova V.K. Vliyanie udobreniy na razvitie napochvennogo pokrova [The Effect of Fertilizers on the Ground Cover Development]. Povyshenie effektivnosti lesovosstanovitel'nykh meropriyatiy na Severe: sb. nauch. tr. [Improving the Effectiveness of Reforestation Measures in the North]. Petrozavodsk, Karelian Branch of the USSR Acad. Sci. Publ., 1977, pp. 42–52. (In Russ.)

9. Sokolov A.I., Pekkoev A.N., Kharitonov V.A. Vliyanie mnogoletnego primeneniya mineral'nykh udobreniy na rost sosny v tolshchinu v posevakh na palovykh vyrubkakh s peschanymi pochvami. I. Posledstvie 30-letnego ezhegodnogo primeneniya kaliynykh udobreniy na rost sosny v tolshchinu i kachestvo drevesiny [The Effect of Long-Term Mineral Fertilizers Treatment on the Pine Diameter Growth an Plantings in the Burnt Clear-Cuts with Sandy Soils. I. The Consequence of the 30-Year Annual Treatment of Potash Fertilizers on the Pine Diameter Growth and Wood Quality]. Lesnoy zhurnal
[Forestry journal], 2016, no. 6, pp. 42–55.

10. Sokolov A.I., Pekkoev A.N., Kharitonov V.A. Vliyanie periodicheskogo vneseniya azotnykh udobreniy na kachestvo drevesiny sosny obyknovennoy v kul'turakh [Effect of Regularly Repeated Applications of Nitrous Fertilizers on Timber Quality in Scots Pine Crops]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in Current Natural Sciences], 2016, no. 11, pp. 75–79.

11. Stepanenko I.I. Izmeneniya v zhivom napochvennom pokrove v opytakh s mineral'nymi udobreniyami v raznykh tipakh lesa [The Changes on Plant Community for Experiments with Mineral Fertilizers in Pine Stands of Different Forest Types]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2006, no. 6, pp. 4–11.

12. Fadeeva M.A., Golubkova N.S., Vitikaynen O., Akhti T. Konspekt lishaynikov i likhenofil'nykh gribov Respubliki Kareliya [Compendium of Lichens and Lichenophilic Fungi of the Republic of Karelia]. Petrozavodsk, KarRC RAS Publ., 2007. 194 p. (In Russ.)

13. Chumak N.F. Mikorizy sosny na peschanykh pochvakh v svyazi s primeneniem udobreniy: avtoref. dis. … kand. biol. nauk [Mycorhiza of Pine on Sandy Soils due to the Application of Fertilizers: Cand. Biol. Sci. Diss. Abs.]. Petrozavodsk, 1981. 25 p.

14. Shmidt V.M. Statisticheskie metody v sravnitel'noy floristike [Statistical Methods in Comparative Floristics]. Leningrad, LSU Publ., 1980. 176 p. (In Russ.)

15. Shubin V.I. Vliyanie udobreniy na rost kul'tur sosny na peschanykh pochvakh [The Effect of Fertilizers on the Pine Crops Growth on Sandy Soils]. Povyshenie effektivnosti lesovosstanovitel'nykh meropriyatiy na Severe: sb. nauch. tr. [Improving the Efficiency of Reforestation Measures in the North]. Petrozavodsk, Karelian Branch of the USSR Acad. Sci. Publ., 1977, pp. 66–77. (In Russ.)

16. Shubin V.I., Geles I.S., Krutov V.I., Morozova R.M., Sokolov A.I. Povyshenie proizvoditel'nosti kul'tur sosny i eli na vyrubkakh [The Increase in Productivity of Pine and Spruce Crops in Felling]. Petrozavodsk, Karelian Branch of the USSR Acad. Sci. Publ., 1991. 176 p. (In Russ.)

17. Shutov I.V., Maslakov E.L., Markova I.A., Polyanskiy’ E.V., Bel’kov V.P., Gladkov E.G., Golovchanskiy I.N., Ryabinin B.N., Morozov V.A., Shimanskiy P.S. Lesnye plantatsii (uskorennoe vyrashchivanie eli i sosny) [Forest Plantations (Accelerated Cultivation of Spruce and Pine)]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1984. 248 p. (In Russ.)

18. Dirkse G.M., Martakis G.F.P. Effects of Fertilizer on Bryophytes in Swedish Experiments on Forest Fertilization. Biological conservation, 1992, no. 59, iss. 2-3, pp. 155–161.

19. Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A. et al. Check-List of Mosses of East Europe and North Asia. Arctoa, 2006, vol. 15, pp. 1–130.

20. Mäkipää R. Sensitivity of Forest-Floor Mosses in Boreal Forests to Nitrogen and Sulphur Deposition. Water, Air and Soil Pollution, 1995, vol. 85, iss. 3, pp. 1239–1244.

21. Manninen O.H., Stark S., Kytöviita M.-M., Lampinen L., Tolvanen A. Understorey Plant and Soil Responses to Disturbance and Increased Nitrogen in Boreal Forests. Journal of Vegetation Science, 2009, vol. 20, iss. 2, pp. 311–322.

22. Rodenkirchen H. Effects of Acidic Precipitation, Fertilization and Liming on the Ground Vegetation in Coniferous Forests of Southern Germany. Water, Air and Soil Pollution, 1992, vol. 61, iss. 3-4, pp. 279–294.

23. Strengbom J., Nordin A., Näsholm N., Ericson L. Slow Recovery of Boreal Forest Ecosystem Following Decreased Nitrogen Input. Functional Ecology, 2001, vol. 15, iss. 4, pp. 451–457.

24. Turkington R., John E., Krebs C.J., Dale M.R.T., Nams V.O., Boonstra R., Boutin S., Martin K., Sinclair A.R.E., Smith J.N.M. The Effects of NPK Fertilization for Nine Years on Boreal Forest Vegetation in Northwestern Canada. Journal of Vegetation Science, 1998, vol. 9, iss. 3, pp. 333–346.

Received on May 21, 2017

---

For citation: Genikova N.V., Kharitonov V.A. The Aftereffects of Long-Term Mineral Fertilization on the Species Composition and the Ground Cover Structure of Pine Crops on Sandy Soils. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2018, no. 1, pp. 18–28. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.1.18