COMPARATIVE ASSESSMENT OF CHANGES IN BIOLOGICAL ACTIVITY OF MOUNTAIN MEADOW-STEPPE AND MOUNTAIN-MEADWAY SOILS IN PASTURE ECOSYSTEMS OF THE CENTRAL CAUCASUS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Comprehensive studies of physical, physicochemical and biological properties of the upper horizons (0–10 cm) of mountain meadow-steppe and mountain meadow soils of the Central Caucasus (Kabardino-Balkaria) at different stages of pasture digression were conducted. In relation to slightly disturbed (D1) genetic analogues, the direction and degree of change in the controlled characteristics of the studied soil types are determined by the stage of pasture digression (D2, D3) and soil formation conditions. It is noted that biological indicators of mountain meadow soils (content and reserves of organic carbon, content and reserves of carbon in microbial biomass, activity of enzymes of the oxidoreductase and hydrolase classes) exceed those of mountain meadow-steppe soils. A significant decrease in soil Corg (P <0.05) was established along the gradient of transformation of meadow ecosystems from slightly disturbed (D1) to anthropogenically disturbed to varying degrees (D2, D3). In soils of heavily disturbed meadows, a significant decrease (P <0.05) in most biological parameters was found compared to slightly disturbed analogues. The obtained data are used to monitor the state of mountain meadow ecosystems in the Central Caucasus.

About the authors

F. V. Gedgafova

Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories of the Russian Academy of Sciences

Email: fatima.gedgafova09@mail.ru
Nalchik, 360051 Russia

N. L. Tsepkova

Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories of the Russian Academy of Sciences

Email: fatima.gedgafova09@mail.ru
Nalchik, 360051 Russia

E. M. Khakunova

Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: fatima.gedgafova09@mail.ru
Nalchik, 360051 Russia

References

  1. Авессаломова И.А., Петрушина М.Н., Хорошев А.В. Горные ландшафты: структура и динамика. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 158 с.
  2. Ананко Т.В., Герасимова М.И., Конюшков Д.Е. Почвы горных территорий в классификации почв России // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2018. Вып. 92. С. 122–146.
  3. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 222 с.
  4. Ананьева Н.Д., Иващенко К.В., Сушко С.В. Микробные показатели городских почв и их роль в оценке экосистемных сервисов (обзор) // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1231–1246.
  5. Владыченский А.С. Особенности горного почвообразования. М.: Наука, 1998. 189 с.
  6. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван: Айастан, 1974. 275 с.
  7. Гапонюк Э.И., Малахов С.В. Комплексная система показателей экологического мониторинга почв // Тр. 4-го Всесоюзн. совещ. Обнинск, июнь 1983. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 3–10.
  8. Гедгафова Ф.В., Горобцова О.Н., Улигова Т.С., Цепкова Н.Л., Хакунова Е.М., Даова К.Х., Темботов Р.Х. Оценка изменения биологической активности горных лугово-степных почв пастбищ разных стадий дигрессии Центрального Кавказа // Почвоведение. 2023. № 6. С. 787–798.
  9. Геннадиев А.Н. О почвообразовании под луговой и лесной растительностью в высокогорье Центрального Кавказа (Приэльбрусье) // Почвоведение. 1978. № 4. С. 122–131.
  10. Горобцова О.Н., Улигова Т.С., Гедгафова Ф.В., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Биологическая активность почв в поясе широколиственных лесов Центрального Кавказа // Лесоведение. 2021. № 1. С. 1–15. https://doi.org/10.31857/S0024114821010046
  11. Грачева Р.Г., Белоновская Е.А. Современное состояние пасторальных экосистем Центрального Кавказа // Известия РАН. Сер. Географическая. 2010. № 1. С. 90–102.
  12. Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние пастбищной нагрузки на ферментативную активность лесных почв Северо-Западного Кавказа // Известия Самарского НЦ РАН. 2016. Т. 18. № 2. С. 345–348.
  13. Добровольский В.В. Практикум по географии почв. М.: Владос, 2001. 143 с.
  14. Залиханов М.Ч., Коломыц Э.Г., Шарая Л.С., Цепкова Н.Л., Сурова Н.А. Высокогорная геоэкология в моделях. М.: Наука, 2010. 487 с.
  15. Елумеева Т.Г., Макаров М.И., Кадулин М.С., Замалетдинова К.Н., Малышева Т.И., Гулов Д.М., Ахметжанова А.А., Чепурнова М.А., Онипченко В.Г. Содержание органического вещества и скорость разложения стандартного материала в почвах высокогорных фитоценозов Тебердинского национального парка // Почвоведение. 2023. № 12. С. 1628–1643.
  16. Казеев К.Ш., Колесников С.И. Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федер. ун-та, 2012. 260 с.
  17. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2004. 350 с.
  18. Ковалев И.В., Семенов В.М., Ковалева Н.О., Лебедева Т.Н., Яковлева В.М., Паутова Н.Б. Оценка биогенности и биоактивности агросерых глееватых неосушенных и осушенных почв // Почвоведение. 2021. № 7. С. 827–837.
  19. Кудеряров В.Н. Секвестрация углерода в почве: факты и проблемы (аналитический обзор) // Успехи современной биологии. 2022. Т. 142, № 6. С. 545–559. https://doi.org/10.31857/ S0042132422060047
  20. Курганова И.Н., Телеснина В.М., Лопес Де Гереню В.О., Личко В.И., Овсепян Л.А. Изменение запасов углерода, микробной и ферментативной активности агродерново-подзолов южной тайги в ходе постагрогенной эволюции // Почвоведение. 2022. № 7. С. 825–842.
  21. Молчанов Э.Н. Горные лугово-степные почвы высокогорий Восточного Кавказа // Почвоведение. 2009. № 6. С. 638–647.
  22. Молчанов Э.Н. Горно-луговые почвы высокогорий Западного Кавказа // Почвоведение. 2010. № 12. С. 1433–1448.
  23. Молчанов Э.Н. Почвенный покров Кабардино-Балкарской АССР. Пояснительный текст к Почвенной карте Кабардино-Балкарской АССР. М.: ГУГК при СМ СССР, 1990. 22 с.
  24. Никитин Д.А., Семенов М.В., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Железова А.Д., Иванова Е.А., Хитров Н.Б., Степанов А.Л. Микробиологические индикаторы экологических функций почв (обзор) // Почвоведение. 2022. № 2. С. 228–243.
  25. Пинской В.Н., Идрисов И.А., Каширская Н.Н., Ельцов М.В., Борисов А.В. Почвы земледельческих террас на глинистых сланцах в среднегорье Восточного Кавказа // Почвоведение. 2023. № 6. С. 691–702.
  26. Почвы Кабардино-Балкарской АССР и рекомендации по их использованию. Нальчик: СевКавНИИгипрозем, 1984. 201 с.
  27. Разумов В.В., Курданов Х.А., Разумова Л.А., Крохмаль А.Г., Батырбекова Л.М. Экосистемы гор Центрального Кавказа и здоровье человека. М.: Илекса, Ставропольсервисшкола, 2003. 448 с.
  28. Ромашкевич А.И., Яшина А.В., Борунов А.К. Особенности структур почвенного и растительного покрова северного склона Центрального Кавказа // Почвоведение. 1985. № 5. С. 32–42.
  29. Сарула, Хайчжунь Чэнь, Сянйян Хоу, Убугунов Л.Л., Вишнякова О.В., Синьхун У., Вэйбо Рен, Юн Дин. Запасы углерода в типичной степи при различном управлении выпасом // Почвоведение. 2014. № 11. С. 1365–1374.
  30. Улигова Т.С, Гедгафова Ф.В., Горобцова О.Н., Цепкова Н.Л., Рапопорт И.Б., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Луговые биогеоценозы субальпийского пояса Кабардино-Балкарского Государственного высокогорного заповедника (Центральный Кавказ) // Исследования в области охраны природы. Заповедная наука. 2019. Т. 4. № 2. С. 29–47. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.012
  31. Фиапшев Б.Х. Высокогорные почвы центральной части Северного Кавказа. Нальчик: Изд-во КБГСХА, 1996. 137 с.
  32. Хакунова Е.М., Горобцова О.Н., Гедгафова Ф.В., Улигова Т.С., Темботов Р.Х. Изменение биологической активности горных черноземов Центрального Кавказа в результате сельскохозяйственного использования (в границах эльбрусского варианта поясности Кабардино-Балкарии) // Агрохимия. 2018. № 3. С. 12–18. https://doi.org/10.7868/S000218811803002X
  33. Цепкова Н.Л., Фисун М.Н. Горные пастбища Кабардино-Балкарии. Нальчик: Изд-во КБГСХА, 2005. 35 с.
  34. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A Physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. № 3. P. 215–221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8
  35. Aziz S., F.M. Chughtai H. Shaheen R.W.A. Khan, Dar M.E.I. Biomass and soil carbon stocks assessment in Western Himalayan alpine and subalpine vegetation zones of Kashmir // Pakistan J. Botany. 2019. V. 51. http://dx.doi.org/10.30848/PJB2019-3(18)
  36. Bardelli T., Gomez-Brandon M., Ascher-Jenull J., Fornasier F., Arfaioli P., Francioli D., Egli M., et al. Effects of slope exposure on soil Physico-chemical and microbiological Properties along an altitudinal climosequence in the Italian ALPS // Sci. Total Environ. 2017. V. 1. P. 1041–1055. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.176
  37. Gedgafova F.V., Gorobtsova O.N., Uligova T.S., TsePkova N.L., Tembotov R.Kh., Khakunova E.M. Assessment of biological activity in mountain chernozems and mountain-meadow chernozemic soils of natural biogeocenoses in the Central Caucasus, Russia // Eurasian J. Soil Sci. 2022. V. 11. № 1. P. 77–85. https://doi.org/10.18393/ejss.996603
  38. Gilmullina A., RumPelc C., Blagodatskaya E., Chabbi A. Management of grasslands by mowing versus grazing – impacts on soil organic matter quality and microbial functioning // Appl. Soil Ecol. 2020. V. 156. P. 103701. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103701
  39. Gorobtsova O.N., Chadaeva V.A., Gedgafova F.V., Uligova T.S., Tembotov R. Kh., Khakunova E.M. The current state of mountain meadow soils of subalpine Pasture ecosystems of the Central Caucasus (elbrus altitudinal zonality) // BIO Web of Conferences. 2021. V. 35. P. 00009. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213500009
  40. Gutierrez-Giron A., Rubio A., Gavilan R.G. Temporal Variation in Microbial and Plant Biomass during Summer in a Mediter-ranean High-Mountain Dry Grassland // Plant Soil. 2014. V. 374. P. 803–813. https://doi.org/10.1007/s11104-013-1887-6
  41. Ivashchenko K.V., Sushko S.V., Selezneva A. E., Ananyeva N.D., Zhuravleva A.I., Kudeyarov V.N., Makarov M.I., Blagodatsky S.A. Soil microbial activity along an altitudinal gradient: Vegetation as a main driver beyond topographic and edaphic factors // Appl. Soil Ecol. 2021. V. 168. P. 104197. https://doi.org/10.1016/j.jasrep. 2021.104197
  42. Kooch Ya., Ghorbanzadeh N., Wirth S., Novara A., Piri A. Sh. Soil functional indicators in a mountain forest-rangeland mosaic of northern Iran // Ecological Indicators. 2021. V. 126. P. 107672. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107672
  43. Liu L., Zhao G., An Zh., Mu X., Jiao J., An Sh., Tian P. Effect of grazing intensity on alpine meadow soil quality in the eastern Qinghai-Tibet Plateau, China // Ecological Indicators. 2022. V. 141. P. 109111. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109111
  44. Ma W., Li G., Wu J., Xu G., Wu J. Response of soil labile organic carbon fractions and carbon-cycle enzyme activities to vegetation degradation in a wet meadow on the Qinghai–Tibet Plateau // Geoderma. 2020. V. 377. P. 114565. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114565
  45. Murugan R., Loges R., Taube F., Sradnick A., Joergensen R.G. Changes in soil microbial biomass and residual indices as ecological indicators of land use change in temperate permanent grassland // Microb Ecol. 2014. V. 67. P. 907–918. https://doi.org/10.1007/s00248-014-0383-8
  46. Qasim S., Gul S., Hussain M. Sh., Fayyaz H., Sarfraz A., Muhammad I. A., Gulbano R., Muhammad Y., Shah Q.S. Influence of grazing exclosure on vegetation biomass and soil quality // Int. Soil Water Conserv. Res. 2017. V. 5. № 1. P. 62–68. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2017.01.004
  47. Qu R., Liu G., Yue M., Wang G., Peng C., Wang K.,Gao X. Soil temperature, microbial biomass and enzyme activity are the critical factors affecting soil respiration in different soil layers in Ziwuling Mountains, China // Front Microbiol. 2023. V. 14. P. 1105723. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1105723
  48. Sun D.S., Wesche K., Chen D.D., Zhang S.H., Wu G.L., Du G.Z., Comerford N.B. Grazing depresses soil carbon storage through changing plant biomass and composition in a Tibetan alpine meadow // Plant, Soil and Environment. 2011. V. 57. P. 271–278. https://doi.org/10.17221/7/2011-PSE
  49. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 2014. 181 p.
  50. Xu H., You Ch., Tan B., Xu L., Liu Y., Wang M., Xu Zh., Sardans J., Penuelas J. Effects of livestock grazing on the relationships between soil microbial community and soil carbon in grassland ecosystems // Sci. Total Environ. 2023. V. 881. 163416. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163416
  51. Zhang G.G., Kang Y.M., Han G.D., Mei H., Sakurai K. Grassland degradation reduces the carbon sequestration capacity of the vegetation and enhances the soil carbon and nitrogen loss // Acta Agriculturae Scandinavica. B. Soil and Plant Sci. 2011. V. 61. P. 356–364. https://doi.org/10.1080/09064710.2010.495079

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».