Статьи 2024 г.

DOI: 10.15372/SJFS20200304

© Богородская А. В., Иванова Г. А., 2020

Рассматривается динамика эколого-микробиологических параметров почв сосняков кустарничково-лишайниково-зеленомошных Нижнего Приангарья после пожаров разной интенсивности и рубок древостоев на начальном этапе (до 10 лет) восстановления растительности. Установлено, что в течение четырех-пятилетнего послепожарного периода в 2–9 раз снижается содержание микробной биомассы, ее запасов на 20–90 % в верхнем органо-минеральном горизонте иллювиально-железистого песчаного подзола, регистрируется трансформация структуры и численности эколого-трофических групп микроорганизмов (ЭКТГМ), причем отмеченные изменения больше после высокоинтенсивных пожаров. Наиболее высокие значения qСО₂ (6.7–27.4 мкг С–СО₂/мг С_мик × ч) наблюдаются в течение четырех лет после пожаров с дальнейшей тенденцией снижения его значений. Максимальные нарушения функциональных параметров микробоценоза, снижение численности и структурные изменения ЭКТГМ, повышение на 54–40 % микробного продуцирования СО₂ на фоне уменьшения на 20–40 % общих запасов С_мик, а также высокие значения qCO₂ (5.5–14 мкг С–СО₂/мг С_мик × ч) выявлены в почве двух-пятилетних вырубок со значительным механическим повреждением подстилки, тогда как в почве десятилетних вырубок на стадии молодняка рассматриваемые параметры микробоценозов приближаются к контролю. Восстановительные сукцессии микробоценозов иллювиально-железистого песчаного подзола сосняков Нижнего Приангарья в течение пяти-восьми лет после пожаров высокой интенсивности и рубок сосняков с нарушением почвенно-растительного покрова имели схожие тенденции и направленность, отражая трансформацию гидротермических и трофических условий почв. 

Текст статьи

---

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)

Ананьева Н. Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 222 с. [Anan'eva N. D. Mikrobiologicheskie aspekty samoochishcheniya i ustoychivosti pochv (Microbiological aspects of self-cleaning and soil stability). Moscow: Nauka, 2003. 222 p. (in Russian)].

Богородская А. В. Влияние пожаров на микробные комплексы почв сосновых лесов Средней Сибири: автореф. дис. … канд. биол. наук. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2006. 21 с. [Bogorodskaya A. V. Vliyanie pozharov na mikrobnye kompleksy pochv sosnovykh lesov Sredney Sibiri: avtoref. dis. … kand. biol. nauk (The effect of fires on microbial complexes of soils in pine forests of the Central Siberia: cand. biol. sci. (PhD) thesis). Krasnoyarsk: V. N. Sukachev Inst. For., Rus. Acad. Sci., Sib. Br., 2006. 21 p. (in Russian)].

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 [Bogorodskaya A. V., Kukavskaya E. A. Sostoyanie mikrobnykh soobshchestv v pochvakh listvennykh i svetlokhvoynykh lesov Sredney Sibiri posle rubok i pozharov (The state of microbial communities in the soil of deciduous and light coniferous forests of the Central Siberia after felling and fires) // Lesovedenie (Rus. J. For. Sci.). 2016. N. 5. P. 383–396 (in Russian with English abstract)].

Богородская А. В., Шишикин А. С. Динамика микробной биомассы, ее структура и функциональная активность в почвах при лесовозобновлении на вырубках пихтарников Енисейского кряжа // Почвоведение. 2020. № 1. С. 119–130 [Bogorodskaya A. V., Shishikin A. S. Dinamika mikrobnoy biomassy, ee struktura i funktsionalnaya aktivnost v pochvakh pri lesovozobnovlenii na vyrubkakh pikhtarnikov Eniseyskogo kryazha (Dynamics of microbial biomass, its structure and functional activity in soils of restored felled areas in fir forests of the Yenisei Ridge) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2020. N. 1. P. 119–130 (in Russian with English abstract)].

Галахов Н. Г. Климат // Средняя Сибирь. М.: Наука, 1964. С. 83–98 [Galakhov N. G. Klimat (Сlimate) // Srednyaya Sibir (The Central Siberia). Moscow: Nauka, 1964. P. 83–98 (in Russian)].

Дымов А. А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор) // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787–798 [Dymov A. A. Vliyanie sploshnykh rubok v borealnykh lesakh Rossii na pochvy (obzor) (The effect of clear-cutting in the boreal forests of Russia on soils: A review) // Pochvovedenie (Soil Sci.) 2017. N. 7. P. 787–798 (in Russian with English abstract)].

Дымов А. А. Почвы механически нарушенных участков лесосек средней тайги Республики Коми // Лесоведение. 2018. № 2. С. 130–142 [Dymov A. A. Pochvy mekhanicheski narushennykh uchastkov lesosek sredney taygi Respubliki Komi (Soils of mechanically disturbed sites at cuttings in middle taiga in the Republic of Komi) // Lesovedenie (Rus. J. For. Sci.). 2018. N. 2. P. 130–142 (in Russian with English abstract)].

Иванов В. В. Экологические последствия механизированных лесозаготовок в южной тайге Красноярского края // Лесоведение. 2005. № 2. С. 3–8 [Ivanov V. V. Ekologicheskie posledstviya mekhanizirovannykh lesozagotovok v yuzhnoy tayge Krasnoyarskogo kraya (Ecological consequences of mechanized logging operations in southern taiga of Krasnoyarsk Krai) // Lesovedenie (Rus. J. For. Sci.). 2005. N. 2. P. 3–8 (in Russian with English abstract)].

Иванова Г. А. Зонально-экологические особенности лесных пожаров в сосняках Средней Сибири: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 06.03.03. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2005. 40 с. [Ivanova G. A. Zonalno-ekologicheskie osobennosti lesnykh pozharov v sosnyakakh Sredney Sibiri: avtoref. dis. … dokt. biol. nauk: 06.03.03 (Zonal-ecological specifics of forest fires in pine forests of the Central Siberia: doct. biol. sci. (DSc) thesis). Krasnoyarsk: V. N. Sukachev Inst. For., Rus. Acad. Sci., Sib. Br., 2005. 40 p. (in Russian)].

Иващенко К. В., Ананьева Н. Д., Васенев В. И., Кудеяров В. Н., Валентини Р. Биомасса и дыхательная активность почвенных микроорганизмов в антропогенно-измененных экосистемах (Московская область) // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1077–1088 [Ivashchenko K. V., Ananyeva N. D., Vasenev V. I., Kudeyarov V. N., Valentini R. Biomassa i dykhatelnaya aktivnost pochvennykh mikroorganizmov v antropogenno-izmenennykh ekosistemakh (Moskovskaya Oblast) (Biomass and respiratory activity of soil microorganisms in anthropogenically transformed ecosystems (Moscow region)) // Pochvovedenie (Soil Sci.) 2014. N. 9. P. 1077–1088 (in Russian with English abstract)].

Козловская С. Ф. Енисейский кряж // Плоскогорья и низменности Восточной Сибири. М.: Наука. 1971. С. 46–53. [Kozlovskaya S. F. Yeniseyskiy kryazh (Yenisei Ridge) // Ploskogorya i nizmennosti Vostochnoy Sibiri (Highlands and lowlands of the Eastern Siberia). Moscow: Nauka, 1971. P. 46–53 (in Russian)].

Краснощеков Ю. Н., Сорокин Н. Д. Почвенно-экологические изменения на вырубках и гарях Восточного Хэнтэя (МНР) // Почвоведение. 1988. № 1. С. 117–127 [Krasnoshchekov Yu. N., Sorokin N. D. Pochvenno-ekologicheskie izmeneniya na vyrubkakh i garyakh Vostochnogo Khenteya (MNR) (Soil and environmental changes in clearings and burnt areas of the East Khentei (MPR)) // Pochvovedenie (Soil Sci.) 1988. N. 1. P. 117–127 (in Russian with English abstract)].

Кукавская Е. А. Воздействие лесных пожаров на баланс углерода среднетаежных сосняков Енисейской равнины: автореф. дис. … канд. биол. наук: 06.03.03. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2009. 19 с. [Kukavskaya E. A. Vozdeystvie lesnykh pozharov na balans ugleroda srednetaezhnykh sosnyakov Eniseyskoy ravniny: avtoref. dis. … kand. biol. nauk: 06.03.03 (Influence of forest fires on carbon balance of middle taiga pine forests of the Yenisei plain: cand. biol. sci. (PhD) thesis). Krasnoyarsk: V. N. Sukachev Inst. For., Rus. Acad. Sci., Sib. Br., 2009. 19 p. (in Russian)].

Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с. [Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii / pod red. D. G. Zvyagintseva (Methods of soil microbiology and biochemistry / D. G. Zvyagintsev (Ed.)). Moscow: Moscow St. Univ. Publ., 1991. 304 p. (in Russian)].

Москальченко С. А. Пожарная опасность и возобновление на нарушенных лесных территориях Нижнего Приангарья: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2009. 21 с. [Moskalchenko S. A. Pozharnaya opasnost i vozobnovlenie na narushennykh lesnykh territoriyakh Nizhnego Priangarya: avtoref. dis. … kand. s.-kh. nauk: 06.03.03 (Fire hazard and renewal on disturbed forest territories of the Lower Priangar’e: cand. agr. sci. (PhD) thesis). Krasnoyarsk: V. N. Sukachev Inst. For., Rus. Acad. Sci., Sib. Br., 2009. 21 p. (in Russian)].

Соколов В. А., Втюрина О. П. Стратегия освоения лесов Красноярского края // Сб. мат-лов V междунар. выставки и науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2009», 20-24 апр., 2009 г., Новосибирск. Т. 3. № 2. Новосибирск: СГГА, 2009. С. 41–44 [Sokolov V. A., Vtyurina O. P. Strategiya osvoeniya lesov Krasnoyarskogo kraya (The developing strategy of the Krasnoyarsk Krai forests) // Sb. mat-lov V mezhdunar. vystavki i nauch. kongr. GEO-Sibir-2009, 20-24 apr., 2009 g., Novosibirsk (Proc. V Int. Expo. Sci. Congr. «GEO-Siberia-2009», 20-24 Apr., 2009, Novosibirsk). V. 3. N. 2. Novosibirsk: SGGA (Sib. St. Geodes. Acad.), 2009. P. 41–44 (in Russian with English abstract)].

Стольникова Е. В., Ананьева Н. Д., Чернова О. В. Микробная биомасса, ее активность и структура в почвах старовозрастных лесов Европейской территории России // Почвоведение. 2011. № 4. С. 479–494. [Stolnikova E. V., Ananyeva N. D., Chernova O. V. Mikrobnaya biomassa, ee aktivnost i struktura v pochvakh starovozrastnykh lesov Evropeyskoy territorii Rossii (Microbial biomass, its activity and structure in the soils of old-growth forests of the European territory of Russia) // Pochvovedenie (Soil Sci.) 2011. N. 4. P. 479–494 (in Russian with English abstract)].

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 [Susyan E. A., Ananyeva N. D., Gavrilenko E. G., Chernova O. V., Bobrovskii M. V. Uglerod mikrobnoy biomassy v profile lesnykh pochv yuzhnoy taygi (Microbial biomass carbon in the profiles of forest soils of the southern taiga) // Pochvovedenie (Soil Sci.) 2009. N. 10. P. 1233–1240 (in Russian with English abstract)].

Титарев Р. П. Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне южной тайги (на примере Боровинского лесничества Калужской области): автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.27; 03.00.16. М.: МГУ, 2009. 26 с. [Titarev R. P. Osobennosti vosstanovleniya pochvennykh svoystv i rastitel’nosti na sploshnykh vyrubkakh v podzone yuzhnoy taygi (na primere Borovinskogo lesnichestva Kaluzhskoy oblasti): avtoref. dis. … kand. biol. nauk. (Features of restoration of soil properties and vegetation on clear-cuts in the subzone of the southern taiga (on the example of the Borovinskiy forestry district in Kaluga Oblast): cand. biol. sci. (PhD) thesis). Мoscow: Moscow St. Univ., 2009. 26 p. (in Russian)].

Тощева Г. П. Изменение почвенного покрова на вырубках ельников южной тайги: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.16. М.: МГУ, 1988. 24 с. [Toshcheva G. P. Izmenenie pochvennogo pokrova na vyrubkakh el’nikov yuzhnoy taygi: avtoref. dis. … kand. biol. nauk (Change in soil cover on felling areas of spruce forests of the southern taiga: cand. biol. sci. (PhD) thesis). Мoscow: Moscow St. Univ., 1988. 24 p. (in Russian)].

Фуряев В. В. Роль пожаров в процессе лесообразования. Новосибирск: Наука, 1996. 253 с. [Furyaev V. V. Rol pozharov v protsesse lesoobrazovaniya (The role of fires in the forestation process). Novosibirsk: Nauka, 1996. 253 p. (in Russian)].

Шишов Л. С., Тонконогов В. Д., Лебедева И. И., Герасимова М. И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с. [Shishov L. S., Tonkonogov V. D., Lebedeva I. I., Gerasimova M. I. Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii (Classification and diagnostics of Russian soils). Smolensk: Oykumena, 2004. 342 p. (in Russian)].

Achard F., Mollicone D., Stibig H.-J., Aksenov D., Laestadius L., Li Z., Popatov P., Yaroshenko A. Areas of rapid forest-cover change in boreal Eurasia // For. Ecol. Manag. 2006. V. 237. Iss. 1–3. P. 322–334.

Ahlgren I. F. The effects of fire on soil organisms // Fire and ecosystems. Acad. Press, 1974. P. 47–72.

Аnderson J. P. E., Domsch K. H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. Iss. 3. P. 215 –221.

Аnderson T.-H. Microbial eco-physiological indicators to asses soil quality // Agr. Ecosyst. Environ. 2003. V. 98. Iss. 1–3. P. 285–293.

Аnderson T.-H., Domsch K. H. The metabolic quotient for CO₂ (qCO₂) as a specific activity parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils // Soil Biol. Biochem. 1993. V. 25. Iss. 3. P. 393–395.

Bååth E., Frostegård Å., Pennanen T., Fritze H. Microbial community structure and pH response in relation to soil organic matter quality in wood-ash fertilized, clear-cut or burned coniferous forest soils // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. Iss. 2. P. 229–240.

Bogorodskaya A. V., Shishikin A. S. Dynamics, structure, and functional activity of microbial biomass in soils of restoring felled areas in fir forests of the Yenisei Ridge // Euras. Soil. Sci. 2020. V. 53. Iss. 1. P. 126–136 (Original Rus. text © A. V. Bogorodskaya, A. S. Shishikin, 2020, publ. in Pochvovedenie. 2020. N. 1. P. 119–130).

Certini G. Effects of fire on properties of forest soils: a review // Oecologia. 2005. V. 143. Iss. 1. P. 1–10.

Cutler N. A., Arróniz-Crespo M., Street L. E., Jones D. L., Chaput D. L., DeLuca T. H. Long-term recovery of microbial communities in the boreal bryosphere following fire disturbance // Microb. Ecol. 2017. V. 73. Iss. 1. P. 75–90.

Díaz-Raviña M., Prieto A., Bååth E. Bacterial activity in a forest soil after soil heating and organic amendments measured by the thymidine and leucine incorporation techniques // Soil Biol. Biochem. 1996. V. 28. Iss. 3. Р. 419–426.

Dunn P. H., Barro S. C., Poth M. Soil moisture affects survival of microorganisms in heated chaparral soil // Soil Biol. Biochem. 1985. V. 17. Iss. 2. Р. 143–148.

Dymov A. A. The impact of clearcutting in boreal forests of Russia on soils: A review // Euras. Soil Sci. 2017. V. 50. Iss. 7. P. 780–790 (Original Rus. text © A. A. Dymov, 2017, publ. in Pochvovedenie. 2017. N. 7. P. 787–798).

Fierro A., Rutigliano F. A., De Marco A., Castaldi S., Virzo De Santo A. Post-fire stimulation of soil biogenic emission of CO₂ in a sandy soil of a Mediterranean shrubland // Int. J. Wildland Fire. 2007. V. 16. Iss. 5. P. 573–583.

Fritze H., Pennanen T., Pietikäinen J. Recovery of soil microbial biomass and activity from prescribed burning // Can. J. For. Res. 1993. V. 23. N. 7. P. 1286–1290.

Ginzburg О., Steinberger Y. Effects of forest wildfire on soil microbial-community activity and chemical components on a temporal-seasonal scale // Plant and Soil. 2012. V. 360. Iss. 1–2. Р. 243–257.

Ivashchenko K. V., Ananyeva N. D., Vasenev V. I., Kudeyarov V. N., Valentini R.Biomass and respiration activity of soil microorganisms in anthropogenically transformed ecosystems (Moscow region) // Euras. Soil Sci. 2014. V. 47. Iss. P. 892–903 (Original Rus. text © K. V. Ivashchenko, N. D. Ananyeva, V. I. Vasenev, V. N. Kudeyarov, R. Valentini, 2014, publ. in Pochvovedenie. 2014. N. 9. P. 1077–1088).

Kasischke E. S., Christensen N. L., Stocks B. J. Fire, global warming and the carbon balance of boreal forests // Ecol. Appl. 1995. V. 5. N. 2. P. 437–451.

Marshall V. G. Impacts of forest harvesting on biological processes in northern forest soils // For. Ecol. Manag. 2000. V. 133. Iss. 1–2. P. 43–60.

Neary D. G., Klopatek C. C., DeBano L. F., Ffolliott P. F. Fire effects on bellowground sustainability: A review and synthesis // For. Ecol. Manag. 1999. V. 122. Iss. 1–2. P. 51–71.

Pietikäinen J., Fritze H. Clear-cutting and prescribed burning in coniferous forest: Comparison of effects on soil fungal and total microbial biomass, respiration activity and nitrification // Soil Biol. Biochem. 1995. V. 27. Iss. 1. P. 101–109.

Rutigliano F. A., De Marco A., D’Ascoli R., Castaldi S., Gentile A., Virzo De Santo A. Impact of fire on fungal abundance and microbial efficiency in C assimilation and mineralization in a Mediterranean maquis soil // Biol. Fertil. Soils. 2007. V. 44. N. 2. P. 377–381.

Stolnikova E. V., Ananyeva N. D., Chernova O. V. The microbial biomass and its activity and structure in the soils of old forests in the European Russia // Euras. Soil Sci. 2011. V. 44. Iss. 4. Article number: 437 (Original Rus. text © E. V. Stolnikova, N. D. Ananyeva, O. V. Chernova, 2011, publ. in Pochvovedenie. 2011. N. 4. P. 479–494).

Susyan E. A., Ananyeva N. D., Gavrilenko E. G., Chernova O. V., Bobrovskii M. V. Microbial biomass carbon in the profiles of forest soils of the southern taiga zone // Euras. Soil. Sci. 2009. V. 42. Iss. 10. P. 1148-1155 (Original Rus. text © E. A. Susyan, N. D. Ananyeva, E. G. Gavrilenko, O. V. Chernova, M. V. Bobrovskii, 2009, publ. in Pochvovedenie. 2009. N. 10. P. 1233–1240).

Vandergert P., Newell J. P. Illegal logging in the Russian Far East and Siberia // Int. For. Rev. 2003. V. 5. Iss. 3. Р. 303–306.

Vivchar A. Wildfires in Russia in 2000-2008: estimates of burnt areas using the satellite MODIS MCD45 data // Rem. Sens. Lett. 2011. V. 2. Iss. 1. Р. 81–90.

Wüthrich C., Schaub D., Weber M., Marxer P., Conedera M. Soil respiration and soil microbial biomass after fire in a sweet chestnut forest in southern Switzerland // Catena. 2002. V. 48. Iss. 3. P. 201–215.

Yan T., Yang L., Campbell C. D. Microbial biomass and metabolic quotient of soils under different land use in Three Gorges Reservoir area // Geoderma. 2003. V. 115. Iss. 1–2. P. 129–138.