Водорастворимые компоненты органического вещества лесных подстилок в подзолистых почвах хронологического ряда вырубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С использованием методов высокотемпературного каталитического окисления (анализатор общего углерода ТОС VCPH), газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии изучен состав водных вытяжек из лесных подстилок почвы коренного ельника чернично-зеленомошного (ПП-1) и послерубочных лиственно-хвойных сообществ 12 (ПП-2) и 43 лет (ПП-3) (подзона средней тайги, Республика Коми). Лесные подстилки на участках ПП-1 и ПП-2 сходны по составу, представлены хвойным опадом и продуктами деструкции мхов. Для них отмечены близкие значения рН водных вытяжек, содержания азота общего (Nобщ) и углерода водорастворимых соединений (СВОС). На участке ПП-3 лесная подстилка представлена листовым опадом березы и осины разной стадии разложения, что нашло отражение в увеличении содержания общего углерода, Nобщ, СВОС и уменьшении кислотности. Комплекс идентифицированных ВОС представлен 25 соединениями: 12 карбоновых кислот, 9 углеводов, 4 спирта. Основной вклад в их состав вносят углеводы (гексозы). В коренном ельнике (ПП-1) прослеживается тенденция снижения в направлении от верхней части (О1) подстилки к нижней (О3) доли кислот и спиртов, при возрастании доли сахаров. В лесных подстилках почв вырубок (ПП-2, ПП-3) отмечено возрастание доли спиртов (особенно в подгоризонте О2) и снижение доли сахаров.

Об авторах

Н. Н. Бондаренко

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: BondNikropolNik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5609-3283
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. М. Лаптева

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. В. Кызъюрова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. М. Перминова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8650-2524
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Список литературы

  1. Абакумов Е.В. Накопление и трансформация органического вещества на разновозрастных отвалах песчаного карьера // Почвоведение. 2008. № 8. С. 955–963.
  2. Атлас почв Республики Коми / Под ред. Добровольского Г.В. и др. Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, 2010. 355 с.
  3. Богатырев Л.Г., Смагин А.В., Акишина М.М., Витязев В.Г. Географические аспекты функционирования лесных подстилок // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2013. № 1. С. 30–36.
  4. Ваганов Е.А., Порфирьев Б.Н., Широв А.А., Колпаков А.Ю., Пыжев А.И. Оценка вклада российских лесов в снижение рисков климатических изменений // Экономика региона. 2021. Т. 17. Вып. 4. С. 1096–1109. https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2021-4-4
  5. Ведрова Э.Ф., Мухортова Л.В., Метелева М.К. Трансформация органического вещества подстилки в лесных культурах // Лесоведение. 2018. № 1. С. 24–36. https://doi.org/10.7868/S0024114818010023
  6. Виноградова Ю.А., Лаптева Е.М., Перминова Е.М., Анисимов С.С., Новаковский А.Б. Микробные сообщества подзолистых почв на вырубках среднетаежных еловых лесов // Известия Самарского НЦ РАН. 2014. № 5. С. 74–80.
  7. Государственный доклад “О состоянии окружающей среды Республики Коми в 2022 году”. Сыктывкар: Минприроды Республики Коми, 2023. 163 с.
  8. Дубровина И.А., Мошкина Е.В., Туюнен А.В., Геникова Н.В., Карпечко А.Ю., Медведева М.В. Динамика свойств почв и экономические запасы углерода при различных типах землепользования (средняя тайга Карелии) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1112–1125. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090052
  9. Дымов А.А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор) // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787–798. https://doi.org/10.7868/S0032180X17070024
  10. Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях // Лесной журнал. 2012. № 3. С. 7–18.
  11. Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Изменение органического вещества таежных почв в процессе естественного лесовозобновления растительности после рубок (средняя тайга Республики Коми) // Почвоведение. 2014. № 1. С. 39–47. https://doi.org/10.7868/S0032180X14010043
  12. Дымов А.А., Старцев В.В. Изменение температурного режима подзолистых почв в процессе естественного лесовозобновления после сплошнолесосечных рубок // Почвоведение. 2016. № 5. С. 599–608. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050038
  13. Иванова Е.А. Формирование и разложение древесного опада в лесных экосистемах в фоновых условиях и при аэротехногенном загрязнении // Вопросы лесной науки. 2021. Т. 4. № 3. С. 1–52. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202143-87
  14. Караванова Е.И. Водорастворимые органические вещества: фракционный состав и возможности их сорбции твердой фазой лесных почв (обзор литературы) // Почвоведение. 2013. № 8. С. 924–936. https://doi.org/10.7868/S0032180X13080042
  15. Караванова Е.И., Астайкина А.А. Свойства водорастворимых органических веществ, выделенных из почв методами центрифугирования и вакуумной фильтрации // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2022. № 1. С. 26–33.
  16. Караванова Е.И., Одинцов П.Е., Степанов А.А. Закономерности минерализации органических веществ почвенных растворов подзолистой почвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 3. С. 3–10.
  17. Карпухин А.И., Яшин И.М., Черников В.А. Формирование и миграция комплексов водорастворимых органических веществ с ионами тяжелых металлов в таежных ландшафтах Европейского Севера // Известия ТСХА. 1993. № 2. С. 107–126.
  18. Лаптева Е.М., Бондаренко Н.Н. Изменение гумусного состояния среднетаёжных подзолистых почв под влиянием сплошнолесосечных рубок // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 1. С. 34–43. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2015-1-034-043
  19. Лаптева Е.М., Втюрин Г.М., Бобкова К.С., Каверин Д.А., Дымов А.А., Симонов Г.А. Изменение почв и почвенного покрова еловых лесов после сплошнолесосечных рубок // Сибирский лесной журнал. 2015. № 5. С. 64–76. https://doi.org/10.15372/SJFS20150505
  20. Лиханова Н.В. Роль растительного опада в формировании подстилки на вырубках ельников средней тайги // Известия ВУЗов. Лесной журнал. 2014. № 3. С. 50–66.
  21. Лиханова И.А, Перминова Е.М., Шушпанникова Г.С., Железнова Г.В., Пыстина Т.Н., Холопов Ю.В. Динамика растительности после сплошнолесосечных рубок ельников черничных (среднетаежная подзона европейского северо-востока России) // Растительность России. 2021. № 40. С. 108–136. https://doi.org/10.31111/vegrus/2021.40.108
  22. Масютенко Н.П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и система его воспроизводства. М.: Россельхозакадемия, 2012. 150 с.
  23. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918–926.
  24. Осипов А.Ф., Тужилкина В.В., Дымов А.А., Бобкова К.С. Запасы фитомассы и органического углерода среднетаёжных лесов ельников при восстановлении после сплошнолесосечной рубки // Известия РАН. Сер. биологическая. 2019. № 2. С. 215–224. https://doi.org/10.1134/S0002332919020103
  25. Перминова Е.М., Бондаренко Н.Н., Щемелинина Т.Н., Лаптева Е.М. Биохимическая активность подзолистых почв на вырубках среднетаёжных еловых лесов // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 1. С. 56–66. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2023-1-056-066
  26. Перминова Е.М., Виноградова Ю.А., Щемелинина Т.Н., Лаптева Е.М. Каталазная активность подзолистых почв и ее изменение при естественном лесовосстановлении на вырубках среднетаежных лесов // Известия Самарского НЦ РАН. 2016. Т. 18. № 1. С. 27–33.
  27. Путеводитель научной почвенной экскурсии. Подзолистые суглинистые почвы разновозрастных вырубок (подзона средней тайги). Сыктывкар, 2007. 84 с.
  28. Семёнов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
  29. Соколова Т.А. Низкомолекулярные органические кислоты в почвах: источники, состав, содержание, функции в почвах (обзор) // Почвоведение. 2020. № 5. С. 559–575. https://doi.org/10.31857/s0032180x20050159
  30. Тулина А.С., Семенов В.М. Оценка чувствительности минерализуемого пула почвенного органического вещества к изменению температуры и влажности // Почвоведение. 2015. № 8. С. 952–962. https://doi.org/10.7868/S0032180X15080109
  31. Чупрова В.В., Жукова И.В. Водорастворимое органическое вещество в почвах склонового агроландшафта Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2017. № 9. С. 140–149. https://sciup.org/140224274
  32. Шамрикова Е.В. Кислотность почв таежной и тундровой зон Европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 2013. 153 с.
  33. Шамрикова Е.В., Груздев И.В., Пунегов В.В., Ванчикова Е.В., Ветошкина А.А. Качественный анализ водных вытяжек из подзолистых почв Республики Коми на содержание органических соединений хромато-масс-спектроскопическим методом // Вода: химия и экология. 2011. № 11. С. 58–63.
  34. Шамрикова Е.В., Кубик О.С., Денева С.В., Пунегов В.В. Состав водорастворимой фракции почв побережья Баренцева моря: органический углерод и азот, низкомолекулярные компоненты // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1322–1338. https://doi.org/10.1134/S0032180X19110108
  35. Яшин И.М., Атенбеков Р.А., Черноков В.А., Васенев И.И. Экологическая роль водорастворимых органических веществ в гумусообразовании и миграции в почвах таежно-лесной зоны // Известия ТСХА. 2018. № 4. С. 32–45.
  36. Chen Yong-liang, Guo Yu-qiang, Han Shi-jie, Zou Chun-Yu-mei, Cheng Guo-ling. Effect of root derived organic acids on the activation of nutrients in the rhizosphere soil // J. Forest. Res. 2002. V. 13(2). P. 115–118.
  37. Falsone G., Celi L., Caimi A., Simonov G., Bonifacio E. The effect of clear cutting on podzolisation and soil carbon dynamics in boreal forests (Middle Taiga zone, Russia) // Geoderma. 2012. V. 177-178. P. 27–38. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.01.036
  38. Gmach M.R., Cherubin M.R., Kaiser K., Cerri C.E.P. Processes that influence dissolved organic matter in the soil: a review // Scientia Agricola. 2020. V. 77. https://doi.org/10.1590/1678-992x-2018-0164
  39. Kaiser K., Kaupenjohann M., Zech W. Sorption of dissolved organic carbon in soil: effects of soil sample storage, soil-to-solution ratio, and temperature // Geoderma. 2001. V. 99. P. 317–328.
  40. Kalbitz K., Solinger S., Park J.-H., Michalzik B., Matzner E. Сontrols on the dynamics of dissolved organic matter in soils: a review // Soil Science. 2000. V. 165(4). Р. 277–304. https://doi.org/10.1097/00010694-200004000-00001
  41. McCarthy J.F. Carbon fluxes in soil: long term sequestration in deeper soil horizons // J. of Geographical Sci. 2005. V. 15(2). P. 149–154. https://doi.org/10.1007/BF02872680
  42. Merilä P., Malmivaara-Lämsä M., Spetz P., Stark S., Vierikko K., Derome J., Fritze H. Soil organic matter quality as a link between microbial community structure and vegetation composition along a successional gradient in a boreal forest // Appl. Soil Ecology. 2010. V. 46(2). P. 259–267. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2010.08.003
  43. Nave L.E., Vance E.D., Swanston C.W., Curtis P.S. Harvest impact on soil carbon storage in temperate forest // Forest Ecology Management. 2010. V. 259. P. 857–866. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.12.009
  44. Qiming L., Shijie W., Hechun P., Ziyuan O. The variation of soil organic matter in a forest-cultivation sequence traced by stable carbon isotopes // Chin. J. Geochem.. 2003. V. 22(1). P. 83–88. https://doi.org/10.1007/BF02831548
  45. Rizinjirabake F., Tenenbaum D., Pilesjo P. Data for assessment of soil water extractable and percolation water dissolved organic carbon in watersheds // Data in Brief. 2019. V. 27(1). P. 104779. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104779
  46. Scharlemann J.P., Tanner E.V., Hiederer R., Kapos V. Global soil carbon: understanding and managing the largest terrestrial carbon pool // Carbon Manage. 2014. V. 5. Р. 81–91. https://doi.org/10.4155/cmt.13.77
  47. Strobel B.W. Influence of vegetation on low-molecular-weight carboxylic acids in soil solution – a review // Geoderma. 2001. V. 99. P. 169–198. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(00)00102-6
  48. Szymanski W. Quantity and chemistry of water-extractable organic matter in surface horizons of Arctic soils under different types of tundra vegetation – A case study from the Fuglebergsletta coastal plain (SW Spitsbergen) // Geoderma. 2017. V. 305. Р. 30–39. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.05.038
  49. Uroz S., Buee M., Deveau A., Mieszkin S., Martin F. Ecology of the forest microbiome: Highlights of temperate and boreal ecosystems // Soil Biol. Biochem. 2016. V. 103. P. 471–488. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.09.006
  50. Zsolnay A. Dissolved organic matter: artefacts, definitions and functions // Geoderma. 2003. V. 113. P. 187–209. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(02)00361-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Доля углерода идентифицированных кислот в составе водорастворимых соединений кислотной природы в подгоризонтах лесных подстилок почв ельника чернично-зеленомошного (ПП-1), лиственно-елового молодняка (ПП-2) и спелого березняка разнотравного (ПП-3): 1 – 3,4-диоксибензойная кислота, 2 – 3-гидроксимасляная кислота, 3 – яблочная кислота, 4 – глицериновая кислота, 5 – 2,3,4-тригидроксибутановая кислота, 6 – галактоновая кислота, 7 – рибоновая кислота, 8 – 2-гидрокисуксусная кислота, 9 – 2-гидроксипропановая кислота, 10 – валерьяновая кислота, 11 – гексадионовая кислота, 12 – бутандионовая кислота.

Скачать (305KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Доля углерода идентифицированных углеводов в подгоризонтах лесных подстилок почв ельника чернично-зеленомошного (ПП-1), лиственно-елового молодняка (ПП-2) и спелого березняка разнотравного (ПП-3): 1 – сахароза, 2 – глюкоза, 3 – D-монопираноза, 4 – D-фруктоза, 5 – галактопираноза, 6 – D-риботураноза, 7 – D-рибофураноза, 8 – D-рибоза, 9 – арабиноза.

Скачать (312KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024