CC BY
66
УДК 631. 41
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОСТАГРОГЕННЫХ ПОЧВ (НА ПРИМЕРЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
О.Ю. Гончарова, В.М. Телеснина
На примере почв Московской обл. изучен ряд показателей биологической активности пахотных, целинных и постагрогенных почв. Самыми низкими показателями биологической активности (потенциальная активность дыхания, биомасса микроорганизмов, отношение углерода микроорганизмов к почвенному углероду) характеризуются почвы пашен. Среди постагрогенных почвы залежи, образованные после прекращения распашки, более биогенны, чем таковые многолетних суходольных лугов, что объясняется сочетанием высокой обеспеченности элементами питания с ежегодным поступлением легкоразлагаемого растительного субстрата. Эмиссия почвой углекислого газа как полиофакторный и сильно варьирующий показатель не может быть единственным критерием ее биологической активности.
Ключевые слова: биологическая активность, постагрогенные почвы, залежи.
Введение
В настоящее время изучению почв постагрогенных биогеоценозов уделяется повышенное внимание как в связи со значительным сокращением количества сельхозугодий в России [1], так и с изменением характера землепользования — искусственного лесовосстановления [36, 37]. При снятии антропогенной нагрузки и неизбежной смене растительности почвы начинают функционировать в новом режиме, меняется характер почвообразования и как следствие меняются свойства почв на всех уровнях их структурной организации. Характер этих изменений неоднозначен и зависит от многих факторов. Мы попытались обобщить имеющиеся в литературе данные, касающиеся преобразования некоторых свойств почв лесной зоны после прекращения их сельскохозяйственного использования.
Изменение морфологических свойств затрагивает в основном органогенный профиль и элювиальную часть и заключается в следующем: 1) с появлением сомкнутого древостоя образуется лесная подстилка, которая со временем стратифицируется на подгоризонты [5, 37]; 2) старопахотный горизонт разделяется на два подгоризонта — Аё и АЕ [9, 20—22], различающиеся по плотности, структуре, окраске [4, 31]; 3) возможно наследование морфологических признаков пахотных горизонтов до 150—170 лет, в частности ровная граница старопахотного горизонта и др. [5]. Вместе с тем описаны случаи (иллювиально-железистые подзолы Кольско-Карельской провинции), когда зарастание бывшей пашни лесом в течение нескольких десятилетий не происходит [12] и свойства почв практически не меняются.
Изменения в содержании и запасах гумуса зависят от типа почвообразования, степени окульту-ренности почв и ряда других факторов. Авторы подчеркивают некоторые тенденции этих показателей: 1) для серых лесных почв при зарастании — увели-
чение содержания гумуса в поверхностном горизонте [10, 32, 33]; 2) для дерново-подзолистых почв — при зарастании пашни лесом количество гумуса сначала увеличивается, затем снижается, но остается выше, чем в коренном лесу [5]; 3) для песчаных высокоокультуренных дерново-подзолистых почв [17], а также при переходе от луговой к лесной стадии у дерново-подзолистых почв [27] количество гумуса может уменьшаться; 4) изменяется характер распределения гумуса по профилю — оно становится резко убывающим, что присуще лесным почвам [31].
При изменении характера землепользования происходят и качественные изменения в составе гумуса. Н.А. Караваева [10] отмечает фульватизацию гумуса в верхнем подгоризонте, снижение доли гуми-новых кислот, связанных с кальцием, сохранение фульватно-гуматного характера гумуса в гор. АЕ, повышение содержания фракции ГК1. А.В. Литвино-вич с соавт. [17] регистрируют резкое уменьшение количества всех лабильных фракций гумуса для дерново-подзолистых песчаных почв, что говорит об их скрытой деградации при общем слабом уменьшении содержания гумуса. А.А. Шпедт с соавт. [33] отмечают существенное накопление гумусовых веществ в условиях залежи на фоне их низкого содержания (серая лесная почва). На фоне же изначально высокого их содержания (темно-серая лесная почва) существенных изменений нет. При изучении оптических свойств гуминовых кислот залежных дерново-подзолистых почв Е.С. Луценко [18] делает вывод, что по сравнению с пахотными происходит усиление процессов гумификации, интенсивность которых с увеличением срока запуска залежи падает. Детальное изучение препаратов гуминовых кислот, выделенных из залежных дерново-подзолистых почв, показало [11], что по элементному составу они слабо различаются (залежи 15, 60, 90 лет), различия наблюдаются лишь по конфигурации аппарата кис-
лых функциональных групп и содержанию структурных фрагментов различной химической природы.
Общие химические свойства лесных почв, выведенных из сельскохозяйственного оборота, также меняются неоднозначно: 1) 50—60 лет возможно сохранение таких лабильных свойств, как рН, обменные основания и др. (серые лесные почвы [10]); 2) Е.Б. Скворцова с соавт. [27] регистрируют увеличение кислотности и уменьшение содержания обменных оснований для дерново-подзолистых почв при лесовосстановлении; 3) некоторые авторы отмечают, что такие лабильные свойства дерново-подзолистых почв, как рН и содержание обменных оснований, достигают значений, характерных для коренного леса в первую сотню лет, а иногда и в первые десятилетия [5,22]; А.В. Литвинович с соавт. [16] констатируют, что заметные изменения в концентрации Н+ (рН), алюминия, гидролитической кислотности в песчаной почве начинаются по прошествии 20—25 лет залежи, а в легкосуглинистой — через 40—60, т.е. легкосуглинистая дерново-подзолистая почва дольше сохраняет кислотные характеристики, достигнутые в результате окультуривания.
Итак, анализ существующих в современной литературе работ по данному вопросу позволяет выявить общие тенденции в эволюции почв при выводе их из сельскохозяйственного использования: 1) развитие процесса подстилкообразования; 2) усиление процесса подзолообразования вплоть до образования подзолистых почв на месте буроземов [9]; 3) сохранение в профиле дернового старопахотного горизонта и эволюционирование подзолистых почв в дерново-подзолистые [8, 15]; 4) сохранение функционирования почв в дерновом (луговом) режиме [12].
Важным показателем динамики свойств пост-агрогенных почв является их микробиологическая активность, которая меняется гораздо быстрее, чем содержание гумуса и другие химические свойства. Одним из косвенных показателей биологической активности почв, связанных с балансом органического углерода в экосистеме, является дыхание, которое в большинстве случаев определяют по эмиссии почвой углекислого газа [13]. Изменение режима землепользования, в частности вывод пахотных угодий из интенсивного сельскохозяйственного использования, неизбежно приводит к существенным изменениям во всех составляющих круговорота углерода. Эмиссия диоксида углерода почвами является как важным звеном круговорота углерода в экосистемах, так и важнейшим показателем биологической активности почв. В настоящее время результаты исследования эмиссии углекислого газа почвами разных экосистем говорят о том, что: 1) внесение удобрений повышает интенсивность дыхания почвы [26]; 2) эмиссия СО2 почвами лесных экосистем, как правило, выше, чем луговых, по причине большого количества растительных остатков [7]; 3) эмиссия СО2 почвами лиственных лесов выше, чем хвойных [30]; 4) вклад корней составляет примерно
1/3 почвенного дыхания [28]; 5) эмиссия почвой углекислого газа является очень динамичным показателем, сильно варьирующим и в пространстве, и особенно во времени. Величина эмиссии опре-деяется многими факторами: температурой, влажностью, характером растительности, фенофазой растений и др. [13, 20, 28]. Изменение режима землепользования, в частности вывод пахотных угодий из интенсивного сельскохозяйственного использования неизбежно приводит к существенным изменениям во всех составляющих круговорота углерода. Данные по изменению эмиссии почвами СО2 при выводе их из сельскохозяйственного использования очень немногочисленны. В работах последних лет в основном представлены балансовые расчеты на основе различных моделей, которые представляют собой оценочные данные по запасам органического вещества в почвах, скорости его аккумуляции и т.д. [13]. Общей тенденцией, по мнению многих авторов, является существенное увеличение эмиссии при залужении пахотных почв (в 2—2,5 раза). А.В. Смагин [28] отмечает более высокое продуцирование углекислоты с поверхности почвы под лесом по сравнению с залежью (в 4—5 раз). Немного сведений сегодня по изменению и других показателей биологической активности почв после вывода их из сельскохозяйственного использования. Согласно имеющимся данным, при зарастании пашни лесом повышается содержание микробной биомассы [3].
Цель настоящей работы — изучить некоторые параметры биологической активности агрогенных, постагрогенных и естественных почв южной тайги и их взаимосвязь с рядом химических почвенных свойств.
Объекты и методы исследования
Исследование проводили на территории УОПЭЦ «Чашниково», на двух участках — Дурыкинском поле и Кирпичном поле. Первый — зарастающая пашня. Судя по возрасту деревьев и кустарников, вспашка прекратилась около 7—8 лет назад — растительное сообщество представлено злаково-разно-травным лугом с отдельно стоящими низкорослыми деревьями. Почва — агродерново-подзолистая суглинистая на покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциальными песками. Контроль — почва леса, находящегося в 10—20 м, растительность — хвойно-широколиственный лес с преимущественно травяным покровом, почва — дерново-подзолистая суглинистая на покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциальными песками. Участок Кирпичное поле представлен катеной, в верхней части которой расположен периодически выкашиваемый разнотравно-злаковый суходольный луг, в средней — луг, зарастающий отдельно стоящими 1—1,5-метровыми деревьями, а в нижней — широ-
колиственно-хвойный осоково-травяной лес. Почвы лугов отнесены к агродерново-подзолистым (до суходольного луга какое-то время территорию распахивали), леса — дерново-подзолистым грунтово-глееватым. Все почвы образованы на покровных суглинках, подстилаемых мореной. Вниз по катене гидроморфность почв увеличивается. Кроме перечисленных, изучена почва пашни, расположенной недалеко от Дурыкинского поля, и занимающей более низкое положение в рельефе; почва отличается тяжелым гранулометрическим составом. Естественно, она не может рассматриваться как компонент одного из изучаемых сукцессионных рядов, но взята нами в качестве контроля. На каждой из исследуемых шести площадок (табл. 1) заложен почвенный разрез для погоризонтного отбора образцов. Методом укосов отбирали биомассу травяного яруса, методом монолитов — корневую биомассу в луговых экосистемах. В образцах определяли рНВ0Д, количество гумуса, подвижные фосфор и калий (солянокислая вытяжка, образцы — смесь из верхних минеральных горизонтов). Для изучения биологической активности почв (субстрат-индуциро-ванное дыхание, базальное дыхание, биомасса микроорганизмов и др.) использовали смешанные образцы из верхнего минерального горизонта. Проведено динамическое изучение эмиссии почвой углекислого газа камерным методом в течение 2008—2009 гг. (Дурыкинское поле — 2 раза, Кирпичное поле — 5 раз за 2 года).
Таблица 1 Сравнительная характеристика изучаемых участков
Объект Положение в рельефе Почвообразу-ющая порода Растительность
Кирпичное поле
Луг суходольный верхняя часть склона (водораздел) суглинки, подстилаемые мореной разнотравно-злаковый луг
Луг зарастающий средняя часть склона (водораздел) разнотравно-злаковый луг с отдельными деревьями
Лес нижняя часть склона (водораздел) влажный елово-бере-зовый осоково-травя-ной лес
Дурыкинское поле
Залежь по пашне выровненная часть водораздела суглинки, подстилаемые песком разнотравно-злаковый луг с отдельными низкорослыми деревьями
Лес елово-широколист-венный травяной лес
Контроль
Пашня склон восточной экспозиции суглинки, подстилаемые мореной посевы овса
Результаты и их обсуждение
Структура и состав фитомассы. Существенное значение для круговорота углерода и биологической активности почв имеют количество и состав ежегодно поступающего растительного опада, важной составляющей которого, особенно в луговых экосистемах, являются растения травяного яруса. Фи-томасса травяного яруса косимого и зарастающего лугов существенно превышает таковую залежной экосистемы (рис. 1).
Что касается состава фитомассы травяного яруса, то преобладающее значение во всех луговых экосистемах имеют злаки, в лесных — осоки или разнотравье. В травостое зарастающего луга велико присутствие бобовых, что можно объяснить их произрастанием в нижней части склона, где наблюдается повышенный приток минеральных элементов.
Физико-химические и химические свойства почв. Пахотные и постагрогенные почвы по сравнению с лесными характеризуются менее кислой реакцией. В верхних минеральных горизонтах лесных почв содержание гумуса выше, чем в постагрогенных, что можно объяснить некоторой грубогумусностью. Причем в постагрогенных почвах количество его не так резко снижается вниз по профилю (табл. 2).
Наименее гумусированы почвы косимого и зарастающего лугов, поскольку эти экосистемы уже много лет функционируют в режиме поступления большого количества наземного и подземного опада. Содержание подвижных фосфора и калия по-
2500 2000 1500 1000 500 0
8 о го
о ^
ю к го
X
о
со
го X
а Ш осоки
|| Щ злаки
Щ | разнотравье
- ■ "2 бобовые
- в Д
луг старый лес залежь лес луг
Кирпичное Дурыкинское поле поле
старый луг
Кирпичное Дурыкинское поле поле
Рис. 1. Количество и структура биомассы травяного яруса в изучаемых экосистемах (а) и корневая биомасса в постагрогенных экосистемах (б)
Таблица 2 Физико-химические и химические свойства почв
Горизонт, глубина, см С, % Гумус, % рН Р, мг/100 г К, мг/100 г
Кирпичное поле, луг
Ар 0—12 0,98 1,66 6,28 12,1 83,8
Ар 12—28 1,033 1,70 6,26
Е 28—42 0,5056 0,85 5,76
ЕБЕ 42—60 0,6787 1,13 4,57
В 60... 0,8769 1,47 4,08
Кирпичное поле, старый луг
Ар 0—9 0,92 1,56 5,43 13,0 94,5
Ар 9—20 0,8882 1,49 5,24
ЕБ 20—37 0,7761 1,31 4,45
Б 37—53 0,6864 1,15 4,37
ВСЕ 75—85 0,7757 1,31 4,33
В2 53—75 0,8322 1,41 4,53
Кирпичное поле, лес
А 4—10 3,59 5,9 4,60 2,9 180,5
АЕ 10—18 0,7178 1,2 4,15
Е 18—23 1,0926 1,85 4,26
ЕБ 23—38 0,2991 0,49 4,32
Б^ 38—58 0,8364 1,41 4,29
Б2tg 58—80 0,8358 1,41 4,42
Дурыкинское поле, залежь
Ар. 0—15 1,50 2,55 6,13 224,0 176
Ар 15—25 2,45 4,1 6,35 155
АЕ 25—34 0,57 0,96 6,14 159
ЕВ 34—51 0,45 0,76 6,18
В 51—63 0,23 0,39 5,47
Дурыкинское поле, лес
А 0—11 2,67 4,53 5,32 57,0 82
АЕ 11—32 1,06 1,80 3,92 45
ЕВ 32—46 0,53 0,90 4,29
В и глубже 0,51 0,86 4,47
Пашня
Ар 0—15 1,71 2,90 6,22 66,8 161
А 15—30 2,34 3,90 6,06 400
АЕ 30—37 0,17 0,30 6,34
Е 37—50 0,33 0,56 6,39
ЕВ 50—67 0,57 0,96 5,54
В 67—80 0,47 0,79 4,29
с урожаем (при этом мы не располагаем данными, когда и сколько удобрений вносили конкретно в эту почву). Почвы лугов, напротив, характеризуются низким содержанием этих элементов, особенно почва косимого луга, расположенного в верхней части склона.
Биологическая активность почв. С целью сравнения биологической активности агрогенных, пост-агрогенных и естественных почв были определены показатели, связанные с потенциальной и реальной активностью почвенной микрофлоры: 1) субстрат-индуцированное дыхание, измеряемое при внесении в почву глюкозы; 2) базальное дыхание, определяемое в тех же условиях, но без добавления глюкозы; 3) эмиссия почвой углекислого газа камерным методом. Остальные показатели (биомасса микроорганизмов и др.) были рассчитаны. С целью изучения теплового режима припочвенного слоя воздуха с помощью термодатчиков в течение года определяли температуру в лесу и на лугу (Кирпичное поле).
Эмиссия почвой углекислого газа. На Кирпичном поле в 2008 г. три раза за вегетационный период в 5-ти повторностях измеряли эмиссию СО2 камерным методом. Время инкубации —1ч. Максимальное значение эмиссии на всех площадках характерно для июля (рис. 2), что соответствует пику вегетационного периода, а также температурному максимуму (рис. 3). Наименьшие значения эмиссии получены осенью (октябрь), что связано с низкими температурами, поскольку в это время уже возможна отрицательная температура воздуха. Особенно резко в середине лета возрастает эмиссия углекислого газа почвой зарастающего луга с высо-
вышено в почве залежи, поскольку многолетнее внесение удобрений в последние несколько лет не компенсировалось выносом питательных элементов
весна 2009 лето 2009
Рис. 2. Эмиссия почвой углекислого газа
20 15 10 5 0 -5 -10
• лес
▲ поле
уи .viii, ix, х Л 1 , xii, 1 , ii , ii v , vi
/г
2008 г.
2009 г.
Рис. 3. Годовая динамика температуры припочвенного слоя воздуха
кой биомассой и преобладанием злаков. В период их цветения (июль) наблюдается наибольший вклад корневого дыхания в общее дыхание почвы [25]. И весной, и летом, и осенью эмиссия почвой СО2 в лесу превышает эмиссию в луговых экосистемах, что связано как с вкладом лесной подстилки [14], так и с корневым дыханием, — общий объем корневой массы здесь существенно выше таковой в луговых экосистемах [25]. В 2009 г. эмиссию углекислого газа измеряли в мае, июне и июле, причем методика отличалась от применяемой в предыдущем году. Время инкубации — 15 мин., поэтому результаты получились выше — эмиссия увеличивается линейно в первые 15—20 мин. измерения [29]. Эмиссия СО2 почвами лугов в конце мая (Кирпичное поле) оказалась ниже, чем почвой леса, как и в 2008 г. Очень высоки значения эмиссии для почвы более молодого луга в июле (рис. 2). Почвы Ду-рыкинского поля (рис. 2) обладают низким дыханием, даже участок леса, в отличие от леса Кирпичного поля: нет дополнительного увлажнения, которое находится обычно в положительной связи с эмиссией СО2 [19]. Дыхание почвы залежи намного меньше, чем почв лугов, что может быть связано с разными факторами, в том числе с количеством надземной и корневой биомассы, которая в фитоценозе залежи существенно ниже.
Субстрат-индуцированное (СИД) и базалъное (БД) дыхание. Наиболее высокие показатели как субстрат-ин-дуцированного (потенциальная биологическая активность), так и базаль-ного (реальная биологическая активность) дыхания соответствуют лесным почвам, что может быть связано с более высоким содержанием органического вещества — ряд авторов отмечают, что лесные почвы часто бывают более биогенны, чем пахотные [23]. Действительно, минимальное значение характерно для почвы пашни, притом что она имеет низкую кислотность и довольно высокую обогащенность органическим
веществом. Потенциальная дыхательная активность почв залежи по пашне и обоих лугов занимает промежуточное положение, причем для почвы залежи она выше, чем для почв многолетних лугов. Очень показательно, что для почвенного дыхания, определенного в поле, получены противоположные результаты.
Биомасса микроорганизмов, рассчитанная по СИД [34], также минимальна в пахотной почве и незначительно больше в почвах лугов (табл. 3). Существенно выше микробная биомасса в почве залежи, несмотря на не очень давнее прекращение распашки (не более 7—8 лет). Максимальную микробную биомассу имеют лесные почвы. Возможно, это объясняется резким возрастанием грибной биомассы по сравнению с почвами травяных сообществ [24]. По соотношению СИД и БД рассчитан метаболический коэффициент — q СО2, характеризующий устойчивость микробных сообществ [6] и являющийся показателем эффективности использования субстрата [3]. Максимальные значения q характерны для почв лесных сообществ — в почве леса Кирпичного поля он даже близок к единице, что говорит об очень интенсивных процессах разложения органического вещества. Несколько ниже (но тоже высокий) метаболический коэффициент у почв луговых экосистем, особенно зарастающего луга. Почвы пашни и залежи характеризуются самым низким q, что говорит о каких-то факторах, сдерживающих развитие микрофлоры, в частности о недостаточном количестве легкодоступных растительных остатков, так как именно внесение в почву свежего растительного опада существенно повышает ее биологическую активность [2, 7]. В почву пашни растительные остатки практически не поступают по определению, тогда как залежный фитоценоз характеризуется сравнительно низкой надземной и подземной фитомассой.
Соотношение углерода микробной биомассы и углерода почв (С микробной биомассы/С почв) указы-
Таблица 3
Некоторые показатели биологической активности почв
Площадка СИД, мкг СО/Г " ч БД, мкг СО/г ■ ч БМ, мкг С/г почвы q со2 С микроб. биомассы: С почв, %
Суходольный луг 2,51 1,20 55,2 0,47 0,56
Зарастающий луг 2,47 1,32 55,3 0,53 0,60
Лес Кирпичного поля 7,06 7,0 158,8 0,99 0,44
Пашня 2,0 0,66 44,8 0,33 0,26
Залежь 5,11 1,93 114,1 0,37 0,76
Лес Дурыкин-ского поля 7,34 4,41 163,6 0,60 0,61
вает на количество углерода, закрепляемого в микробной биомассе [3, 35], т.е. на эффективность использования микроорганизмами органического вещества. В целом во всех изученных почвах это соотношение низкое, но между собой они довольно существенно отличаются. Максимальный показатель наблюдается в почве залежи, минимальный — в почве пашни. Почвы лугов занимают промежуточное положение. Низким значением этого показателя характеризуется почва леса Кирпичного поля. Возможно, в данном случае низкое соотношение является причиной большого содержания органического вещества в почве, так как по другим показателям она имеет довольно высокую биологическую активность. Исследования показали, что агрогенные, постагрогенные и естественные почвы различаются по многим параметрам биологической активности, но по-разному. Так, есть некоторые противоречия в результатах эмиссии почвой углекислого газа, с одной стороны, и биомассы микроорганизмов — с другой. Поскольку эмиссия почвой углекислого газа является очень варьирующим в пространстве и во времени показателем, а также зависит от очень многих факторов, в данном случае она не может быть единственным критерием для определения биологической активности почв, хотя и имеет некоторые закономерности. Так, в почвах суходольных лугов (особенно в июле) высокие значения эмиссии могут быть обусловлены не столько деятельностью микроорганизмов, сколько дыханием корней. Следовательно, оценка активности почвенной микробиоты должна проводиться по разным параметрам. Потенциальная активность дыхания почв, биомасса почвенных микроорганизмов и другие определенные в данной работе показатели также зависят от целого комплекса факторов, которые целесообразно проанализировать для каждой изучаемой экосистемы (табл. 4). Интенсивность деятельности почвенной микрофлоры определяется многими факторами, сводящимися к трем блокам: 1) почвенно-
климатическим условиям — увлажнению, температуре, обеспеченности кислородом; 2) почвенно-хи-мическим условиям — кислотности, обеспеченности минеральными элементами питания; 3) количеству и составу доступного субстрата, т.е. поступающего в почву органического вещества. Почва пашни слабокислая и достаточно обогащена гумусом и элементами питания, но при этом характеризуется самой низкой биологической активностью по всем изучаемым параметрам. В данном случае лимитирующим фактором является существенный недостаток поступающего растительного опада, который считается основным субстратом для почвенных микроорганизмов. Почвы суходольных лугов обладают кислой и слабокислой реакцией, низким содержанием гумуса и средней обеспеченностью элементами питания, при этом по сравнению с почвой пашни они имеют повышенные БД (СИД — примерно на том же уровне), метаболический коэффициент и отношение углерода микробной биомассы к углероду почвы, что говорит о более интенсивной деятельности почвенной микробиоты. Для экосистем лугов характерно очень высокое ежегодное поступление опада (как наземного, так и подземного), что обеспечивает повышение некоторых показателей биологической активности. Почва залежи по сравнению с почвами лугов и пашни имеет высокую биомассу микроорганизмов (соответственно вдвое и почти втрое выше), а также максимальное из всех изучаемых почв значение отношение С микробной биоты к С почв. В данном случае, по-видимому, недостаток поступающего растительного опада (хотя по сравнению с пашней фитомасса выше) компенсируется последействием агротехнических мероприятий, в частности высокой обеспеченностью почвы питательными элементами. Интересно, что данные по эмиссии СО2 поверхностью почвы показывают обратное — на лугах эмиссия существенно выше, чем на залежи, что можно объяснить большим вкладом корневого дыхания.
Выводы
Таблица 4
Соотношение факторов биологической активности почв в изучаемых экосистемах
Площадка Поступление свежего растительного опада Дополнительное увлажнение Кислотность почвы Обеспеченность фосфором и калием Гумусиро-ванность почвы
Пашня практически отсутствует нет слабокислая высокая средняя
Залежь мало нет то же очень высокая то же
Луг очень высокое нет -- средняя низкая
Луг зарастающий незначительное кислая то же то же
Лес Кирпичного поля лиственный опад + травяной ярус существенное сильнокислая высокая высокая
Лес Дурыкин-ского поля нет кислая средняя то же
• Биологическая активность агрогенных и постагрогенных почв в целом по всем показателям ниже, чем биологическая активность ненарушенных лесных почв. Таким образом, антропогенно измененные почвы даже при высокой обеспеченности органическим веществом и минеральными элементами менее биогенны, что возможно связано с существенными различиями в составе микрофлоры (соотношение бактерий и грибов).
• Почвы, используемые под пашню, характеризуются низкой биологической активностью по сравнению как с естественными, так и с постагрогенными.
• Почвы залежи, образовавшиеся после прекращения распашки в течение нескольких лет, более биогенны, чем таковые многолетних суходольных лугов, что объясняется сочетанием высокой обеспечен-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агропромышленный комплекс России. М., 2001.
2. Алийу М. Изменение биологической активности пахотных почв под влиянием антропогенных и биологи-зированных факторов воспроизводства плодородия почв: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Орел, 2000.
3. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Рыжова И.М. и др. Углерод микробной биомассы и микробное продуцирование двуокиси углерода дерново-подзолистыми почвами постагрогенных биогеоценозов и коренных ельников южной тайги (Костромская область) // Почвоведение.
2009. № 9.
4. Баранова О.Ю., Номеров Г.Б. Изменение морфологических свойств дерново-подзолистых почв при восстановлении лесов на пашнях // Тез. докл. VII делегат. съезда Всесоюз. об-ва почвоведов. 1985.
5. Баранова О.Ю., Номеров Т.Б., Строганова М.Н. Изменение свойств пахотных дерново-подзолистых почв при зарастании их лесом // Почвообразование в лесных биогеоценозах. М., 1989.
6. Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д., Мякшина Т.Н. Характеристика состояния микробного сообщества почв по величине метаболического коэффициента // Почвоведение. 1995. № 2.
7. Демкина Т.Т., Ананьева Н.Д., Орлинский Д.Б. Сравнительная оценка почв по активности продуцирования СО2 // Почвоведение. 1997. № 5.
8. Долотов В.А. Антропогенная эволюция структуры почвенного покрова Северо-Запада СССР // История развития почв СССР в голоцене: Тез. докл. Всесоюз. конф. Пущино, 1984.
9. Караваева Н.А., Жариков С.Н. Антропогенная эволюция супесчано-песчаных буроземов (мюль-АЬ-Ре-гу-мусовых почв) // Естественная и антропогенная эволюция почв. Пущино, 1988.
10. Караваева Н.А., Жариков С.Н. О проблеме окультуривания почв // Почвоведение. 1998. № 11.
11. Кечайкина И.О. Трансформация гуминовых кислот залежных дерново-подзолистых почв // Мат-лы V Все-рос. конф. «Гуминовые вещества в биосфере», 1—4 марта
2010. СПб., 2010.
12. Кузнецов П.В. Эволюция старопахотных почв после снятия антропогенной нагрузки // Проблемы эволюции почв: Мат-лы IV Всерос. конф. Пущино, 2001). Пу-щино, 2003.
13. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида углерода из почв таежной зоны России // Почвоведение. 1998. № 9.
14. Ларионова А.А, Розанова Л.Н., Демкина Т.С. и др. Годовая эмиссия углекислого газа из серых лесных почв Южного Подмосковья // Почвоведение. 2001. № 1.
15. Лебедева И.И., Тонконогов В.Д. Об основных этапах антропогенной эволюции лесных и степных почв
ности элементами питания с ежегодным поступлением легкоразлагаемого растительного субстрата.
• Эмиссия почвой углекислого газа определяется многими биогенными и абиогенными факторами (температура, влажность, фенофаза растений) и не может служить единственным критерием для определения биологической активности почв.
ЕТС // История развития почв СССР в голоцене: Тез. докл. Всесоюз. конф., 4—7 декабря 1984 г., Пущино.
16. Литвинович А.В., Дричко В.Ф., Павлова О.Ю. и др. Изменение кислотно-основных свойств окультуренных дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава в процессе постагрогенной трансформации // Почвоведение. 2009. № 6.
17. Литвинович А.В, Павлова О.Ю, Чернов Д.В. Процессы трансформации лабильной части гумуса в высоко-окультуренной дерново-подзолистой почве при прекращении антропогенного воздействия // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тез. докл. Всерос. конф., 24—25 апреля 2002 г., Москва.
18. Луценко Е.С. Оптические свойства гуминовых кислот залежных дерново-подзолистых суглинистых почв // Мат-лы V Всерос. конф. «Гуминовые вещества в биосфере». СПб., 2010.
19. Макаров Б.Н. Воздушный режим дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 1966. № 1.
20. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы. М., 1988.
21. Макаров И.Б. Дифференциация пахотного горизонта дерново-подзолистых почв в условиях их окультуривания: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1981.
22. Макаров И.Б. Эволюция пахотных дерново-подзолистых почв при выводе их из сельскохозяйственного использования // История развития почв СССР в голоцене: Тез. докл. Всесоюз. конф., Пущино, 1984.
23. Паринкина О.М., Клюева Н.В. Микробиологические аспекты уменьшения естественного плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании // Почвоведение. 1995. № 5.
24. Полянская Л.М., Лукин С.М., Звягинцев Д.Т. Изменение состава микробной биомассы в почве при окультуривании // Почвоведение. 1997. № 2.
25. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России. М., 2007.
26. Сазонов С.Н, Манучарова Н.А, Горленко М.В. и др. Оценка микробиологического состояния дерново-подзолистой почвы, выведенной из сельскохозяйственного использования // Почвоведение. 2004. № 3.
27. Скворцова Е.Б., Якименко Е.Ю. Влияние луговой и лесной растительности на микроструктурное состояние старопахотных почв // Почвоведение. 1991. № 11.
28. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М., 2005.
29. Смагин А.В, Глаголев М.В, Суворов Г.Г., Шны-рев Н.А. Методы исследования потоков газов и состава почвенного воздуха в полевых условиях с использованием портативного газоанализатора ПГА-7 // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2003. № 3.
30. Смирнов В.Н, Иванова Е.И., Голов В.М. Суточная и сезонная динамика выделения в атмосферу почвенной углекислоты в хвойно-широколиственном и широколист-
венном насаждениях южной полосы лесной зоны // Науч. докл. высшей школы. Биол. науки. 1964. № 1.
31. Чернов Д.В., Кирилов Д.В. Содержание и запасы гумуса в дерново-подзолистых суглинистых залежных почвах // Гумус и почвообразовани. СПб., 1997.
32. Ширшова Л. Т., Ермолаев A.M. Особенности гуму-сонакопления при залужении серой лесной почвы сельскохозяйственного использования // Журн. общ. биол. 1990. Т. 51, № 5.
33. Шпедт A.A., Мукина Л.Р. Гумусное состояние пахотных и залежных почв приенисейской Сибири // Мат-лы V Всерос. конф. «Гуминовые вещества в биосфере», 1-4 марта 2010 г. СПб., 2010.
34. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. Vol. 10, N 3.
35. Anderson J.P.E., Domsch K.H. Ration of microbial biomass to total organic carbon in arable soils // Soil Biol. Biochem. 1989. Vol. 21, N 4.
36. Bloomfield J., Ratchford M, Brown S. Land use chanch and forestry in the Kyoto protocol // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 5:3—8. 2000.
37. Schmitz MaroAa F, Atauri JoseA A, Pablo Carlos L. at al. Changes in land use in Northern Spain: Effects of forestry management on soil conservation // Forest Ecology and Management. 1998. Vol. 109.
Поступила в редакцию 14.05.2010
BIOLOGICAL ACTIVITY OF POST-AGROGENIC SOILS (MOSCOW REGION)
O.Yu. Goncharova, V.M. Telesnina
Some indexes biological activity (microbe biomass, potential soil respiration, CO — emission) were studied for arable, natural and post-agrogenic soils in south taiga. Arable soils are characterized by lowest biological activity in compare with natural and post-agrogenic soils. Long fallow soils (after some years) are more biogenic, that soils of dry meadows, because of high nutrient elements content combining with yearly accumulating easy-decomposed plant substratum.
Key words: biological activity, post-agrogenic soils, long fallow lands.
Сведения об авторах. Гончарова Ольга Юрьевна, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. общего почвоведения. Тел. 939-27-40. Телеснина Валерия Михайловна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. общего почвоведения. Тел. 939-27-40.
