Почвенные характеристики эмбриоземов под покровом сосновых насаждений на техногенных элювиях Кузбасса

УДК

631.423.3.4:630*181.351

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-2-118-131

Аннотация

Изучена эдификаторная роль сосны на техногенных ландшафтах Кузнецкого угольного бассейна. Рассмотрено влияние насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) с разной сомкнутостью крон на основные характеристики эмбриоземов на отвалах вскрышных пород угольной промышленности. Объектом исследования служили образцы почвы, собранные в различных зонах фитогенных полей сосны, произрастающей на бестранспортном отвале Кедровского угольного разреза. При выборе пробных площадей проведено ранжирование насаждений по сомкнутости крон на несомкнутые (сомкнутость крон около 30 %), среднесомкнутые (около 60 %) и сомкнутые (около 90 %). В каждой градации сомкнутости выделены зоны влияния (фитогенных полей) деревьев – подкроновые, прикроновые (промежуточные). Точки отбора выбирали с учетом наличия идентификационных признаков – сплошного опада сосны (подкроновая зона), развитого мохового покрова (прикроновая зона), развитой луговой растительности (внешняя зона). В несомкнутых и среднесомкнутых насаждениях внешние зоны не встречаются. Всего по степени сомкнутости крон и зонированию фитогенных полей выделено 7 участков насаждений P. sylvestris. Образцы почвы отбирали на каждом из них с глубины 0–20 см в III декаде сентября. Активность ферментов изучали в свежесобранной почве в 3-кратной повторности; фракционный состав почв и их агрохимические свойства – в высушенной почве. Показано, что сосновые насаждения способствуют ускорению дезинтеграции техногенных элювиев с образованием мелкоземных фракций, имеющих важное почвенно-экологическое значение. Формирование подстилки, содержащей значительную долю опада травянистой растительности, в несомкнутых насаждениях сосны благоприятствует накоплению в эмбриоземах общего азота. Выявлена зависимость количества легкодоступных форм фосфора и калия от литогенных, а не от фитоценотических факторов. Изучение ферментативной активности почв показало снижение фосфатазной активности с увеличением содержания фосфора и повышение протеазной активности с увеличением содержания азота. Агрохимические показатели эмбриоземов благоприятны для произрастания травянистых растений ввиду горизонтальной дифференциации пространства под влиянием древостоев сосны обыкновенной.

---

Данная статья опубликована в режиме открытого доступа и распространяется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0) • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Сведения об авторах

Е.Ю. Колмогорова, канд. биол. наук; ResearcherID: J-4549-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5703-7168
В.И. Уфимцев, канд. биол. наук; ResearcherID: J-9268-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5854-5802
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения РАН, просп. Ленинградский, д. 10, г. Кемерово, Россия, 650065; е-mail: kolmogorova_elena@bk.ru, uwy2079@gmail.com

Ключевые слова

эмбриоземы, фракционный состав почвы, агрохимические характеристики почвы, фосфатаза, протеаза, сосна обыкновенная, фитогенное поле

Для цитирования

Колмогорова Е.Ю., Уфимцев В.И. Почвенные характеристики эмбриоземов под покровом сосновых насаждений на техногенных элювиях Кузбасса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 2. С. 118–131. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-118-131

Литература

1. Акулов П.Г., Афанасьев Р.А., Гамзиков Г.П., Гетманский В.З., Гюрова Э.С., Иванова Т.И., Коробской Н.Ф., Костина Л.П., Никитин В.В., Новоселов С.И., Окорков В.В., Потатурина Н.В., Доманов Н.М., Цыгуткин А.С., Чичкин А.П., Чуб М.П., Шафран С.А., Ширинян М.Х. Научные основы и рекомендации по диагностике и оптимизации минерального питания зерновых и других культур. М.: Агроконсалт, 2000. 100 с. Akulov P.G., Afanas’yev R.A., Gamzikov G.P., Getmanskiy V.Z., Gyurova E.S., Ivanova T.I., Korobskoy N.F., Kostina L.P., Nikitin V.V., Novoselov S.I., Okorkov V.V., Potaturina N.V., Domanov N.M., Tsygutkin A.S., Chichkin A.P., Chub M.P., Shafran S.A., Shirinyan M.Kh. Scientific Basis and Recommendations for Diagnosis and Optimization of Mineral Nutrition of Cereals and Other Crops. Moscow, Agrokonsalt Publ., 2000. 100 p.

2. Андроханов В.А., Берлякова О.Г. Состояние лесных культур и почвенного покрова на рекультивированном отвале угольного разреза // Сиб. лесн. журн. 2016. № 2. С. 22–31. Androkhanov V.A., Berlyakova O.G. Condition of Forest Crops and Soil Cover at Reclaimed Dump of Coal Mine. Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2016, no. 2, pp. 22–31. DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20160202

3. Андроханов В.А., Куляпина Е.Д., Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция. Новосибирск: СО РАН , 2004. 151 с. Androkhanov V.A., Kulyapina E.D., Kurachev V.M. Soils of Technogenic Landscapes: Genesis and Evolution. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2004. 151 p.

4. Артемкина Н.А., Лукина Н.В., Орлова М.А. Пространственное варьирование содержания вторичных метаболитов, углерода и азота в подстилках северотаежных ельников // Лесоведение. 2018. № 1. С. 37–47. Artemkina N.A., Lukina N.V., Orlova M.A. Spatial Variability of Secondary Metabolites, Carbon and Nitrogen in Litters of Spruce Forests in Northern Taiga. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2018, no. 1, pp. 37–47. DOI: https://doi.org/10.7868/S0024114818010035

5. ГОС Т Р 54650–2011. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО . Технические требования: дата введения 2013-01-01. М.: Стандартинформ, 2019. 8 с. State Standard. GOST R 54650–2011. Soils. Determination of Mobile Phosphorus and Potassium Compounds by Kirsanov Method Modified by ClNAO. Moscow, Standartinform Publ., 2019. 8 p.

6. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2014 году. Кемерово, 2015. 459 с. Report on the State and Protection of the Environment of the Kemerovo Region in 2014. Kemerovo, 2015. 459 p.

7. Журавлева Е.Н., Ипатов В.С., Лебедева В.Х., Тиходеева М.Ю. Изменение растительности на лугах под влиянием сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Вестн. СПбГУ. Сер. 3.: Биология. 2012. Вып. 2. С. 3–12. Zhuravleva E., Ipatov V., Lebedeva V., Tikhodeeva M. Vegetation Changes in Meadows under the Influence of Scotts Pine (Pinus sylvestris L.). Vestnik SPbGU. Seriya 3: Biologiya [Biological Communications], 2012, iss. 2, pp. 3–12.

8. Крышень А.М., Хокканен Т. Фитогенное поле сосны // Тез. докл. Междунар. конф. «Экология таежных лесов». Сыктывкар, 1998. С. 87–88. Kryshen’ A.M., Hokkanen T. Phytogenic Field of Pine. Proceedings of the International Conference “Ecology of Taiga Forests”. Syktyvkar, 1998, pp. 87–88.

9. Муртазина С.Г. Динамика азота и ферментативной активности под влиянием эрозии в почвах Республики Татарстан // Агрохим. вестн. 2006. № 6. С. 6–7. Murtazina S.G. Dynamics of Nitrogen and Enzymatic Activity under the Influence of Erosion in Soils of the Republic of Tatarstan. Agrokhimicheskiy vestnik [Agrochemical Herald], 2006, no. 6, pp. 6–7.

10. Практикум по агрохимии / под ред. В.Г. Минеева. М.: МГУ, 2001. 689 с. Workshop on Agrochemistry. Ed. by V.G. Mineyev. Moscow, MSU Publ., 2001. 689 p.

11. Решетникова Т.В., Зырянова А.А., Ведрова Э.Ф. Трансформация органического вещества лесной подстилки (экспериментальное исследование) // Вестн. КрасГАУ. 2014. № 6. С. 80–93. Reshetnikova T.V., Zyryanova A.A., Vedrova E.F. The Organic Substance Transformation of the Forest Ground Litter (Experimental Research). Vestnik KrasGAU [The Bulletin of KrasGAU], 2014, no. 6, pp. 80–93.

12. Сорокин Н.Д., Сорокина О.А. Изменение биологического состояния старопахотных почв под влиянием сосняков разного возраста (среднее Приангарье) // Успехи современной биологии. 2008. Т. 128, № 2. С. 171–179. Sorokin N.D., Sorokina O.A. Changes in the Biological State of Old Plow Soils under the Influence of Pine Forests of Different Age (the Middle Angara River Basin). Uspekhi sovremennoi biologii [Biology Bulletin Reviews], 2008, vol. 128, no. 2, pp. 171–179.

13. Степанова О.И., Просянников В.И., Клевлина Т.П. Справочник агрохимика Кемеровской области. Кемерово: Практика, 2018. 228 с. Stepanova O.I., Prosyannikov V.I., Klevlina T.P. Handbook of Agricultural Chemist of the Kemerovo Region. Kemerovo, Praktika Publ., 2018. 228 p.

14. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробиоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества: науч.-метод. пособие. Н. Новгород: НГСХА , 2012. 64 с. Titova V.I., Kozlov A.V. Methods for Assessing the Functioning of Soil Microbiocenosis Involved in the Transformation of Organic Matter. Nizhny Novgorod, NNAA Publ., 2012. 64 p.

15. Турусов В.И., Гармашов В.М., Дьячкова Т.И. Ферментативная активность чернозема обыкновенного в различных севооборотах при разных способах обработки почвы // Агрохимия. 2012. № 9. С. 21–25. Turusov V.I., Garmachov V.M., Diachkova T.I. Enzymatic Activity of Ordinary Chernozem under Different Crop Rotations and Different Tillage Practices. Agrohimia [Eurasian Soil Science], 2012, no. 9, pp. 21–25.

16. Уфимцев В.И. Естественное возобновление и семеношение сосновых насаждений на отвалах Кузбасса // Сиб. лесн. журн. 2016. № 6. С. 84–93. Ufimtsev V.I. Natural Regeneration and Seed Production of Pine Stands on the Dumps of Coal Mining Industry in Kuzbass. Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2016, no. 6, pp. 84–93. DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20160608

17. Уфимцев В.И., Беланов И.П., Бочаров Д.А. Зонирование фитогенных полей деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающих на участках лесной рекультивации Кедровского угольного разреза // Вестн. КемГУ. 2015. № 1-2(61). С. 44–48. Ufimtsev V.I., Belanov I.P., Bocharov D.A. Zoning of Phytogeneous Fields of the Common Pine (Pinus sylvestris L.) Trees Growing on Reforestation Sites of Kedrovsky Coal Mine. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Kemerovo State University], 2015, no. 1-2(61), pp. 44–48.

18. Уфимцев В.И., Стрельникова Т.О., Куприянов О.А. Структура живого напочвенного покрова в сосняках на участках рекультивации Кузбасса // Вестн. ТГУ. Биология. 2018. № 44. С. 36–58. Ufimtsev V.I., Strelnikova T.O., Kupriyanov O.A. Structure of the Living Ground Cover in Pine Forests on Dumps of Kuzbass. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology], 2018, no. 44, pp. 36–58. DOI: https://doi.org/10.17223/19988591/44/3

19. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 192 с. Khaziyev F.Kh. Methods of Soil Enzymology. Moscow, Nauka Publ., 2005. 192 p.

20. Цандекова О.Л., Уфимцев В.И. Формирование подстилки пойменных лесных биогеоценозов с участием Acer negundo L. // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 3. С. 73–81. Tsandekova O.L., Ufimtsev V.I. Formation of Floodplain Forest Biogeocenosis Litter with the Participation of Acer negundo L. Lesnoy Zhurnal [Russian Forest Journal], 2019, no. 3, pp. 73–81. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-2019.3.73

21. Cotrufo F.M., Soong J.L., Horton A.J., Campbell E.E., Haddix M.L., Wall D.H., Parton W.J. Formation of Soil Organic Matter via Biochemical and Physical Pathways of Litter Mass Loss. Nature Geoscience, 2015, vol. 8, iss. 10, pp. 776–779. DOI: https://doi.org/10.1038/ngeo2520

22. Grabherr G. Biodiversity in Mountain Forests. Forest in Sustainable Mountain Development. New York, CABI, 2000, pp. 28–38. DOI: https://doi.org/10.1079/9780851994468.0028

23. Kaar E. Coniferous Trees on Exhausted Oil-Shale Opencast Mines. Forestry Studies, 2002, vol. 36, pp. 120–125.

24. Kiikkilӓ V., Kitunen V., Spetz P., Smolander A. Characterization of Dissolved Organic Matter in Decomposing Norway Spruce and Silver Birch Litter. European Journal of Soil Science, 2012, vol. 63, iss. 4, pp. 476–486. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.2012.01457.x

25. Lyons A. Pines Do not Damage Soils. Private Forests Tasmania. 2001, pp. 1–4.

26. Rhoades C.C. Single-Tree Influences on Soil Properties in Agroforestry: Lessons from Natural Forest and Savanna Ecosystems. Agroforestry Systems, 1997, vol. 35, iss. 1, pp. 71–94. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02345330

27. Ufimtsev V.I., Belanov I.P., Kupriyanov O.A. Ecological-Cenotic Role of Phytogenous Fields of Scots Pine on Coal Dumps. Contemporary Problems of Ecology, 2016, vol. 9, iss. 1, pp. 140–149. DOI: https://doi.org/10.1134/S1995425516010169

28. Yashin I.M., Vasenev I.I., Valentini R., Petukhova A.A., Kogut L.P. Studies of the Influence of Soil Biogenic Acidity on Podzol Formation. Izvestiya TSKhA [Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy], 2013, iss. S, pp. 180–196.