Последствия пожара для почв мезофитных лесов Западного Кавказа

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Ежегодно по всему миру в результате пожаров сгорают обширные территории лесов. В литературе имеются противоречивые данные о последствиях влияния пожаров на отдельные компоненты экосистем, в частности на почвы. Это обуславливает необходимость проведения исследований последствий пожаров в разных климатических и почвенных условиях. Цель работы – изучить последствия влияния низового пожара на свойства бурозема Хамышинского участкового лесничества Республики Адыгеи спустя 4 года после воздействия. Изучены химические (сумма поглощенных оснований, гидролитическая кислотность, рН, содержание органического углерода и активного углерода) и биологические (активность каталазы, дегидрогеназ, инвертазы, уреазы, фосфатазы) свойства постпирогенных почв одного участка гари и двух участков горельников. Низовой пожар не вызвал значительных изменений в составе древостоя для участков гари № 2 (1159 м над ур. м.) и № 3 (1359 м над ур. м.), в то время как на участке гари № 1 (651 м над ур. м.) отмечены полностью обугленное дерево, обильное разрастание рододендрона понтийского и слабо развитая травянистая растительность. Установлено снижение активности каталазы трех участков на 51% относительно контроля. Активность дегидрогеназ и уреазы постпирогенных почв превышает контрольные значения в среднем на 62%. Активность инвертазы и фосфатазы отличается в зависимости от участка исследования. В целом отмечена тенденция к повышению активности данных ферментов. При этом обнаружено высокое пространственное варьирование активности дегидрогеназ и инвертазы почв для участка гари № 1. Установлено повышение гидролитической кислотности в среднем на 43% относительно контрольных значений. Сумма поглощенных оснований, содержание органического и активного углерода спустя 4 года после пожара в меньшей степени отличаются от контрольных значений. Показатель кислотности (рН) участка, лишенного травянистой растительности, достигает 5.8 ед., при контрольных значениях – 4 ед. При этом более высоким значениям реакции почвенной среды соответствуют более высокие значения суммы поглощенных оснований. Факторный анализ показал, что изменения ферментативной активности постпирогенного бурозема связаны с особенностями химических свойств почв. Активность гидролаз (уреаза, фосфатаза) тесно связана с содержанием органического углерода, а активность остальных ферментов – с суммой поглощенных оснований, гидролитической кислотностью и значениями рН. Содержание активного углерода изменяется несущественно и не оказывает влияния на ферментативную активность.

Об авторах

В. В. Вилкова

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: lera.vilkova.00@mail.ru
просп. Стачки, д. 194/1, Ростов-на-Дону, 344090 Россия

К. Ш. Казеев

Южный федеральный университет

Email: lera.vilkova.00@mail.ru
просп. Стачки, д. 194/1, Ростов-на-Дону, 344090 Россия

М. С. Нижельский

Южный федеральный университет

Email: lera.vilkova.00@mail.ru
просп. Стачки, д. 194/1, Ростов-на-Дону, 344090 Россия

Е. А. Грабенко

Институт географии РАН; Адыгейский государственный университет

Email: lera.vilkova.00@mail.ru
Старомонетный пер., д. 29, Москва, 119017 Россия; ул. Первомайская, д. 208, Майкоп, 385000 Россия

О. Ю. Ермолаева

Южный федеральный университет

Email: lera.vilkova.00@mail.ru
просп. Стачки, д. 194/1, Ростов-на-Дону, 344090 Россия

С. И. Колесников

Южный федеральный университет

Email: lera.vilkova.00@mail.ru
просп. Стачки, д. 194/1, Ростов-на-Дону, 344090 Россия

Список литературы

  1. Акатов В.В. Состав, видовое богатство и размер видового пула моно- и олигодоминантных древостоев Западного Кавказа // Растительность России. 2018. № 32. С. 3–18. https://doi.org/10.31111/vegrus/2018.32.3
  2. Акатов В.В. Структура доминирования в древостоях лесов Западного Кавказа: факторы и механизмы // Успехи современной биологии. 2014. Т. 134. № 3. С. 257–269.
  3. Акатов В.В., Голгофская К.Ю., Горчарук Л.Г. и др. Кавказский заповедник // Заповедники СССР. Заповедники Кавказа. М.: Мысль, 1990. С. 69–100.
  4. Богданович А.Ю., Липка О.Н., Крыленко М.В., Андрее- ва А.П., Добролюбова К.О. Климатические угрозы на Северо-Западе Черноморского побережья Кавказа: современные тренды // Фундаментальная и прикладная климатология. 2021. Т. 7. №. 4. С. 46–72. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2021-4-44-70
  5. Вилкова В.В., Казеев К.Ш., Привизенцева Д.А., Нижельский М.С., Колесников С.И. Изменение активности ферментов постпирогенных почв заповедника “Утриш” (Россия) на ранних стадиях сукцессии // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2023. Т. 8. № 3. C. 10–23. https://doi.org/10.24189/ncr.2023.019
  6. Галстян А.Ш. Унификация методов исследования активности ферментов почв // Почвоведение. 1978. № 2. С. 107–114.
  7. Горбунова Ю.С., Девятова Т.А. Динамика показателей поглотительной способности почв после пирогенного воздействия // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 6. C. 718–725. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/2235
  8. Гынинова А.Б., Дыржинов Ж.Д., Гончиков Б.М.Н., Хамнуева Т.Р. Особенности трансформации почв под влиянием пожаров в сосновых лесах Прибайкалья // Вестник Бурятского гос. ун-та. Биология. География. 2018. № 1. С. 44–53. https://doi.org/10.18101/2587-7143-2018-1-44-53
  9. Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н. Пирогенные изменения подзолов иллювиально-железистых (средняя тайга, Республика Коми) // Почвоведение. 2014. № 2. С. 144–154. https://doi.org/10.7868/S0032180X14020051
  10. Журкова И.С., Щербов Б.Л. Миграция химических элементов при лесном низовом пожаре (Алтайский край) // Известия Иркутского государственного университета. Сер.: Науки о Земле. 2016. Т. 16. С. 30–41.
  11. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. М.: Издательство научных изданий КМК, 2006. 664 с.
  12. Казеев К.Ш., Солдатов В.П., Шхапацев А.К. и др. Изменение свойств дерново-карбонатных почв после сплошной рубки в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказа // Лесоведение. 2021. Т. 4. № 4. С. 426–436. https://doi.org/10.31857/S0024114821040069
  13. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2016. 356 с.
  14. Комиссаров М.А., Габбасова И.М. Эрозия агрочерноземов при орошении дождеванием и моделировании осадков в Южной лесостепи Башкирского Предуралья // Почвоведение. 2017. № 2. С. 264–272. https://doi.org/10.7868/S0032180X17020071
  15. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М.: Колос, 1970. 614 с.
  16. Краснощеков Ю.Н. Почвы горных лесов Прибайкалья и их трансформация под влиянием пожаров // Почвоведение. 2018. № 4. С. 387–401. https://doi.org/10.7868/S0032180X18040019
  17. Кухар И.В., Бердникова Л.Н., Орловский С.Н. и др. Влияние вредных и опасных факторов лесных пожаров на окружающую среду // Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. 37. № 5. С. 307–312.
  18. Литвинская С.А. Флорофитоценотическое разнообразие Западного Кавказа // Юг России: экология, развитие. 2020. Т. 15. № 1. С. 37–48. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-1-37-48
  19. Лукина Н.В., Тихонова Е.В., Шевченко Н.Е. и др. Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионный статус лесов. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 187 c.
  20. Максимова Е.Ю., Цибарт А.С., Абакумов Е.В. Свойства почв Тольяттинского соснового бора после катастрофических пожаров 2010 г. // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1131–1144. https://doi.org/10.7868/S0032180X14090081
  21. Маслов М.Н., Маслова О.А., Поздняков Л.А., Копеи- на Е.И. Биологическая активность почв горно-тундровых экосистем при постпирогенном восстановлении // Почвоведение. 2018. № 6. С. 728–737. https://doi.org/10.7868/S0032180X18060096
  22. Медведева М.В., Бахмет О.Н., Ананьев В.А. и др. Изменение биологической активности почв в хвойных насаждениях после пожара в средней тайге Карелии // Лесоведение. 2020. № 6. С. 560–574. https://doi.org/10.31857/S0024114820060066
  23. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Современное состояние основных концепций науки о растительности. Уфа: Гилем, 2012. 488 с.
  24. Нижельский М.С., Казеев К.Ш., Вилкова В.В., Колесников С.И. Ингибирование ферментативной активности чернозема обыкновенного газообразными продуктами горения растительных материалов // Почвоведение. 2022. № 6. С. 728–736. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060090
  25. Никитин Б.А. Методика определения содержания гумуса в почве // Агрохимия. 1972. № 3. С. 123–125.
  26. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: МГУ, 2001. 689 с.
  27. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М., Брянин С.В. Влияние лесных пожаров на гумусово-энергетическое состояние буроземов Приамурья // Вестник КрасГАУ. 2012. № 5. С. 121–124.
  28. Сапожников А.П., Карпачевский Л.О., Ильина Л.С. Послепожарное почвообразование в кедрово-широколиственных лесах // Лесной вестник. 2001. № 1. С. 132–165.
  29. Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе. Тула: Гриф и К, 2012. 124 с.
  30. Ставрова Н.И., Калимова И.Б., Горшков В.В. и др. Долговременные послепожарные изменения характеристик почв в темнохвойных лесах Европейского Севера // Почвоведение. 2019. № 2. С. 246–256. https://doi.org/10.1134/S0032180X19020138
  31. Усеня В.В. Послепожарное состояние и восстановление лесных фитоценозов на территории Республики Беларусь // Известия Национальной академии наук Беларуси. Сер. биол. наук. 2018. Т. 63. № 3. С. 316–327. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-3-316-327
  32. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья, 1995. 992 с.
  33. Шарагин А.М. Влияние лесных пожаров на экологическую ситуацию // Успехи современного естество- знания. 2011. № 7. С. 236.
  34. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Углеродный бюджет лесов России // Сибирский лесной журнал. 2014. № 1. С. 69–92.
  35. Шевченко Н.Е., Кузнецова А.И., Тебенькова Д.Н. и др. Сукцессионная динамика растительности и запасы почвенного углерода в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказa // Лесоведение. 2019. Т. 3. С. 163–176. https://doi.org/10.1134/S0024114819030082
  36. Шхапацев А.К., Грабенко Е.А., Казеев К.Ш. Биологическая активность буроземов в молодых ‟окнах” полога леса Кавказского биосферного заповедника // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2022. № 4–2. С. 139–147. https://doi.org/10.18522/1026-2237-2022-4-2-139-147
  37. Akburak S., Son Y., Makineci E., Çakir M. Impacts of low-intensity prescribed fire on microbial and chemical soil properties in a Quercus frainetto forest // Journal of Forestry Research. 2018. V. 29. № 3. P. 687–696. https://doi.org/10.1007/s11676-017-0486-4
  38. Alcañiz M., Outeiro L., Francos M., Úbeda X. Effects of prescribed fires on soil properties: A review // Science of the Total Environment. 2018. V. 613. P. 944–957. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.144
  39. Baltzer J.L., Day N.J., Walker X.J. et al. Increasing fire and the decline of fire adapted black spruce in the boreal forest // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021. V. 118. № 45. P. e2024872118. https://doi.org/10.1073/pnas.2024872118
  40. Blair G.J., Lefroy R.D.B., Lisle L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems // Australian Journal of Agricultural Research. 1995. V. 46. № 7. P. 1459–1466.
  41. Fan L., Wigneron J.P., Ciais P. et al. Siberian carbon sink reduced by forest disturbances // Nature Geoscience. 2023. V. 16. № 1. P. 56–62. https://doi.org/10.11888/Terre.tpdc.272842
  42. Francos M., Stefanuto E.B., Úbeda X., Pereira P. Long-term impact of prescribed fire on soil chemical properties in a wildland-urban interface. Northeastern Iberian Peninsula // Science of the Total Environment. 2019. V. 689. P. 305–311. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.434/
  43. Hinojosa M.B., Albert-Belda E., Gomez-Munoz B., More- no J.M. High fire frequency reduces soil fertility underneath woody plant canopies of Mediterranean ecosystems // Science of the Total Environment. 2021. V. 752. P. 141877. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141877
  44. Kazeev K.Sh., Odabashian M.Yu., Trushkov A.V., Kolesni-kov S.I. Assessment of the Influence of Pyrogenic Factors on the Biological Properties of Chernozems // Eurasian Soil Science. 2020. V. 53. № 11. P. 1610–1619. https://doi.org/10.1134/S106422932011006X
  45. Kazeev K.Sh., Poltoratskaya T.A., Yakimova A.S. et al. Post-fire changes in the biological properties of the brown soils in the Utrish State Nature Reserve (Russia) // Nature Conservation Research. 2019. V. 4. № 1. P. 93–104. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.055
  46. Lucas-Borja M.E., Ortega R., Miralles I., Plaza-Álvarez P.A., González-Romero J., Peña-Molina E., de las Heras J. Effects of wildfire and logging on soil functionality in the short-term in Pinus halepensis M. forests // European Journal of Forest Research. 2020. V. 139. P. 935–945.
  47. Mansoor S., Farooq I., Kachroo M.M. et al. Elevation in wildfire frequencies with respect to the climate change // J. of Environmental management. 2022. V. 301. P. 113769. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113769
  48. Moebius-Clune B.N., Moebius-Clune D.J., Gugino B.K. et al. Comprehensive Assessment of Soil Health – The Cornell Framework. Edition 3.2. New York: Cornell University. Geneva, 2016.
  49. Oertel C., Matschullat J., Zurba K., Zimmermann F., Eras- mi S. Greenhouse gas emissions from soils – A review // Geochemistry. 2016. V. 76. № 3. P. 327–352. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2016.04.002
  50. Ponomarev E.I., Zabrodin A.N., Shvetsov E.G., Ponomare-va T.V. Wildfire Intensity and Fire Emissions in Siberia // Fire. 2023. V. 6. № 7. P. 246. https://doi.org/10.3390/fire6070246
  51. Singh D., Sharma P., Kumar U., Daverey A., Arunachalam K. Effect of forest fire on soil microbial biomass and enzymatic activity in oak and pine forests of Uttarakhand Himalaya, India // Ecological Processes. 2021. V. 10. № 1. Р. 29. https://doi.org/10.1186/s13717-021-00293-6/
  52. Sitch S., Huntingford C., Gedney N. et al. Evaluation of the terrestrial carbon cycle, future plant geography and climate–carbon cycle feedbacks using five Dynamic Global Vegetation Models (DGVMs) // Global Change Biology. 2008. V. 14. P. 2015–2039. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01626.x
  53. Sommers W.T., Loehman R.A., Hardy C.C. Wildland fire emissions, carbon, and climate: Science overview and knowledge needs // Forest Ecology and Management. 2014. V. 317. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.12.014
  54. Vilkova V.V., Kazeev K.Sh., Shkhapatsev A.K., Kolesni-kov S.I. Reaction of the Enzymatic Activity of Soils of Xerophytic Forests on the Black Sea Coast in the Caucasus to the Pyrogenic Impact // Arid Ecosystems. 2022. V. 12. № 1. P. 93–98. https://doi.org/10.1134/S2079096122010139
  55. Vilkova V.V., Kazeev K.Sh., Nizhelskiy M.S. et al. Influence of fires on the enzymatic activity of сinnamonic soils and burozems in the Western Caucasus // Eurasian Soil Science. 2024. V. 57. № 2. P. 266–274. https://doi.org/10.1134/S1064229323602834
  56. Xue L., Li Q., Chen H. Effects of a wildfire on selected physical, chemical and biochemical soil properties in a Pinus massoniana forest in South China // Forests. 2014. V. 5. № 12. P. 2947–2966. https://doi.org/10.3390/f5122947

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».