Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Микробиологическая оценка (индикация) состояния почвенного покрова. 6
1.2. Изменение свойств почв на вырубках 10
1.3 Микробные комплексы почв на вырубках 15
Глава 2. Объекты и методы исследования 20
Глава 3. Динамика содержания углерода микробной биомассы и интенсивности БД в почве вырубок в ряду восстановительных сукцессий древостоев 25
Глава 4. Динамика численности эколого-трофических групп микроорганизмов в почвах разновозрастных вырубок 30
Список литературы 37
Лесозаготовительные мероприятия являются одним из главных антропогенных факторов, нарушающих экологическую обстановку и запускающих процесс вторичных сукцессий лесов, направленность которых будут определять, как исходные условия, так и технология лесозаготовки и сезон рубки [11, 15, 33].
Влияние сплошной рубки леса на почвы определяется трансформацией режимов света, тепла, влаги, увеличением запасов и изменением химического состава растительности, а также влиянием лесозаготовительной техники (4, 11, 19, 20, 31]. Отмечено, что эволюция почвенных свойств зависит от степени повреждения почвы, направленности и скорости восстановительных сукцессий растительности [20, 25, 30].
Вторичные послерубочные сукцессии почв по глубине воздействия предложено разделить на поверхностные и турбогенные [31]. К первому подтипу относят динамику почв в ходе естественного возобновления растительности на пасеке, где нет прямого физического воздействия лесозаготовительной техники; к турбогенным - изменения при возобновлении растительности на трелевочных волоках, погрузочных площадках и других элементах лесозаготовительной инфраструктуры, трансформирующих верхние горизонты почв и приводящие к переуплотнению и перемешиванию подстилок, порубочных остатков и минеральных горизонтов почв [11].
Вырубки и вывоз древесины в зимний период приводят к меньшим нарушениям не только наземного растительного покрова, но и верхних органогенных и органо-минеральных горизонтов почвы [33].
Естественное лесовозобновление пихтовых вырубок южной тайги Енисейского кряжа чаще идет через смену пород (береза), под пологом которой примерно к 20 г формируется подрост темнохвойных пород [5]. В первые годы после рубки роль основного эдификатора ценоза переходит к растениям напочвенного покрова. Увеличивается поступление азота, кальция, магния и других элементов в составе быстро минерализуемых компонентов травянистого и лиственного опада и скорость их вовлечения в биогеохимический цикл. До момента смыкания крон древостоев лидирующая роль в поступлении растительного опада остается за растениями напочвенного покрова [11, 30].
В настоящее время при оценке состояния почвенного покрова перспективной считается система биологического мониторинга почв, основанная на комплексе микробиологических исследований, которые дают возможность выявить направления в изменениях биологической активности даже при незначительных изменениях физико-химических свойств педобионтной среды. Микробное сообщество почв в силу своей высокой чувствительности, реактивности и наличия специализированных экологических групп позволяет быстро регистрировать изменения и особенности среды, являясь, таким образом, эффективным биоиндикатором происходящих в почве процессов [3, 7,24, 26].
Цель исследования заключалась в изучении динамики микробоценозов почв в сукцессионном процессе естественного восстановления растительности на вырубках пихтарников Енисейского кряжа.
Для выполнения цели бьши поставлены следующие задачи:
1. Изучить динамику содержания углерода микробной биомассы и интенсивности базального дыхания в почве вырубок в ряду восстановительных сукцессий древостоев.
2. Выявить тенденции сукцессионных изменений показателей функциональной активности микробоценозов почв на разновозрастных вырубках.
3. Исследовать динамику численности эколого-трофических групп микроорганизмов в почвах разновозрастных вырубок.
1 Ананьева, Н. Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв / Н. Д. Ананьева - Москва: Наука, 2003. - 226 с
2 Андреюк, Е. И. Основы экологии почвенных микроорганизмов / Е.И. Андреюк, Е.В. Валагурова // Киев: Наукова думка, 1992. -223с.
3 Артамонова, В. С. Микробиологические особенности антропогенно преобразованных почв Западной Сибири: дис - Новосибирск изд-во СО РАН, 2002. 225 с.
4 Бабинцева, Р. М. Экологические аспекты лесовосстановления при современных лесозаготовках / Р. М. Бабинцева, В. Н. Горбачёв, Н. Д. Сорокин // - Лесоведение. 1984. № 5. С. 19-25.
5 Батура, И. В. Лесовосстановление пихтовых вырубок южной тайги в лесорастительных условиях Енисейского кряжа / Батура И.В., Батура А.В. // Лесная такчация и лесоустройство, 2005. № 2(35) - С. 78-81.
6 Бахмет, О. Н. Изменение свойств почв Карелии в процессе искусственного лесовосстановления / О. Н. Бахмет, М. В. Медведева И Лесоведение - 2013. - № 3. - с 38-45.
7 Богородская, А. В. Микробиологическая оценка состояния антропогенно нарушенных лесных экосистем средней Сибири / А.В. Богородская // Сибирский лесной журнал - 2016. - № 2. - с 69 - 82.
8 Виноградский, С. Н. Микробиология почвы. / С. Н. Виноградский. - Москва: Изд-во АН СССР, 1952. - 897 с.
9 Гавриленко, Е. Г. Оценка качества почв разных экосистем / Е. Г. Гавриленко, Н. Д. Ананьева, О. А. Макаров // Почвоведение - 2013. - №12. - с 1505- 1515
10 Гродницкая, И. Д. Эколого-микробиологическая индикация и ремидиация почв естественных и нарушенных лесных экосистем Сибири: автореф. дис. канд. биол. наук : 03.02.08 / Гродницкая Ирина Дмитриевна. - Красноярск , 2013. - 37 с.
11 Дымов, А. А. Влияние сплошных рубок в Бореальных лесах России на почвы // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787-798.
12 Дымов, А. А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях / А. А. Дымов, К. С. Бобкова, В. В. Тужилкина, Д. А. Ракина // Лесной журнал - 2012 - № 3.- с. 7-18.
13 Дымов, А. А. Изменение почв в процессе естественного лесовостановления (на примере подзолов средней тайги, сформированных на двучленных отложениях): Автореф.дис. канд.биол.наук: 03.00.27 / Дымов Алексей Александрович. - Сыктывкар, 2007. - 17 с.
14 Звягинцев, Д. Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. / Д. Г. Звягинцев. - Москва: Изд-во Моск, ун-та, 1991. - 303 с.
15 Иванов, В. В. Экологические последствия механизированных лесозаготовок в южной тайге Красноярского края / В.В. Иванов // Лесоведение - 2005. - № 2. - с. 3
16 Иванов, Б. Н. Изменение физических свойств почвы на вырубках: автореф. дис. канд. с/х. наук: 06.01.03 / Иванов Борис Николаевич. - Москва:1977. 22 с.
17 Ильичев, Н. И. Влияние пожаров и рубок по гарям на почвенно- экологичские факторы естественного лесовосстановления / Н. И. Ильичев, Л. А. Игнатьев, С. Ю. // Сибирский экологический журнал - 2011. - № 6. - с. 861-869
18 Ильчуков, С. В. Динамика структуры лесного покрова на сплошных вырубках подзона средней тайги, Республика Коми / С. В. Ильчуков. - Екатеринбург: УРо РАН, 2003. - 120 с
19 Исаченкова, Л. Б. Изменение свойств дерново-подзолистых почв в сукцессионных рядах восстановления широколиственно-хвойных лесов (на примере юго-западного Подмосковья). Автореф. дис. канд. геогр. и. Москва:
2007. 24 с.
20 Краснощеков, Ю. Н. Изменение водно-физических свойств почв подтаежных лесов Восточного Хэнтэя под влиянием рубок и пожаров. / Ю. И. Краснощеков. - Красноярск : Изд-во ИЛиД, 1984. С. 61-75.
21 Козловская, С. Ф. Енисейский кряж // Плоскогорья и низменности Восточной Сибири. / С. Ф. Козловская // Наука, 1971. С. 46-53.
22 Клевенская, И. Л. Микроборастительные ассоциации техногенных экосистем // Тез. докп. VIII Всесоюз. съезда почвоведов. Новосибирск, 1989 - С. 122-128.
23 Медведева, М. В. Изменение биологической активности почв в процессе естественного лесовосстановления соснового древостоя / Медведева М.В, Кудинова, Ю. С. И Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2017. № 1 (33) - С. 17-25.
24 Никитина, 3. И. Микробиологический мониторинг наземных экосистем. / 3. И. Никитина. - Новосибирск: Наука, 1991. 219 с.
25 Орфанитский, Ю. А. Почвенные условия таежных вырубок. / Ю. А. Орфанитский, В. Г. Орфанитская. - Москва: Наука, 1971. 96 с.
26 Сорокин, И. Д. Микробиологическая диагностика лесорастительного состояния почв Средней Сибири. / И. Д. Сорокин - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 222 с.
27 Сорокин, Н. Д. Микробиологический мониторинг нарушенных наземных экосистем Сибири / Н. Д. Сорокин // Известия РАН. Сер. биол - 2009. - № 6. - С. 728-733
28 Справочник по климату СССР. Вып. 21. Ч. II. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1967 - 504 с.
29 Справочник по климату СССР. Вып. 21. Ч. IV. Влажность воздуха, атмосферные осадки и снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1969 - 404 с.
30 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 / Титарев Роман Петрович. - Москва: 2009. 26 с.
31 Тощева, Г. П. Изменение почвенного покрова на вырубках ельников южной тайги: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Тощева Галина Петровна. - Москва: 1988. 24 с.
32 Трефилова, О. В. Изменение растительного покрова почв при естественном зарастании вырубок пихтарников Енисейского кряжа / Трефилова О.В, Ефимов Д.Ю. // Почвоведение. 2015. №8. - С. 910-920.
33 Уланова, Н. Г. Механизмы сукцессий растительности сплошных вырубок в ельниках Южной тайги / Н. Г. Уланова // Изд-во КарНЦРАН Петрозаводск, 2007.-№ 3.- С. 199-211.
34 Шишов, Л. С. Классификация и диагностика почв России /Л. С. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова // Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
35 Anderson, J.P.E. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils / J.P.E. Anderson., K.H. Domsch // Soil Biol. & Biochem. 1978. V. 10. P. 314-322.
36 Baath, E. Microbial community structure and pH response in relation to soil organic matter quality in wood-ash fertilized, clear-cut or burned coniferous forest soils / E. Baath , A. Frostegard , T. Pennanen, H. Fritze // Soil Biol. & Biochem. 1995. V. 25. P. 229-240.
37 Conrad, R. Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OSC, N20 and NO). - Microbiol. Rev. 1996. - V. 60. - P. 609-640.
38 Pietikainen, J. Clear-cutting and prescribed burning in coniferous forest: comparison of effects on soil fungal and total microbial biomass, respiration activity and nitrification / J. Pietikainen., H. Fritze // Soil Biol. & Biochem. 1995. V. 27. P. 101-109.
39 Thiffault, E. Chemical composition of forest floor and consequences for nutrient availability after wildfire and harvesting in the boreal forest / E.Thiffault, K.
D. Hannam, S. A.Quideau , D. Pare , N. Belanger, A. D. Munson // Plant Soil. 2008. V. 308. P. 37-53.