Applying the litter–bag technique for researching plant litter decomposition processes in natural and urbanized biogeocenoses
- Authors: Zemskov P.I.1, Bogatyrev L.G.1
-
Affiliations:
- Lomonosov Moscow State University
- Issue: No 1 (2025)
- Pages: 74–91
- Section: SOIL CHEMISTRY
- URL: https://rjsvd.com/0032-180X/article/view/680010
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X25010068
- EDN: https://elibrary.ru/BXWKNI
- ID: 680010
Cite item
Abstract
In the research of decomposition processes in the urban forest biogeocenoses of the Arboretum of the Botanical Garden of Moscow State University, the litter–bag technique was applied. To determine the leading factors of decomposition of the test materials, the study was carried out in various biogeocenoses of the zonal range: from the zone of mixed forest (Moscow region) to the zone of dry steppes (Volgograd region). Standardized samples of wood, cellulose, tea and native forest litters were placed on the soil surface (within or below the forest litter), then collected at different time intervals. For each study site the dynamics of mass loss were estimated, and some zonal and local decomposition patterns related to the decomposition factors were described. It was shown that the leading decomposition factors are specific to the different materials. Thus, the decomposition of wood and cellulose is controlled by temperature and moisture. The decomposition rate of tea in the initial stages depends on climate, but differs in deciduous and coniferous forests. The decomposition rate of native litters is not controlled by climate in the studied range. In the MSU Botanical Garden, the decomposition of wood is slowed to the rates that are typical for zonal forests located 320–440 km to the south. The native litters in coniferous forests of Botanical Garden, on the contrary, decompose faster than in natural biogeocenoses, which is consistent with previous data on litter-fall input and litter reserves. Thus, the specifics of the use of some test materials for decomposition studies in human–influenced biogeocenoses is shown; in addition, it is shown that the wood can be used as a test material.
Full Text
##article.viewOnOriginalSite##About the authors
Ph. I. Zemskov
Lomonosov Moscow State University
Author for correspondence.
Email: philzemskov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
L. G. Bogatyrev
Lomonosov Moscow State University
Email: philzemskov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
References
- Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок // Почвоведение. 1990. № 3. C. 118–127.
- Богатырев Л.Г., Жилин Н.И., Самсонова В.П., Якушев Н.Л., Кириллова Н.П., Бенедиктова А.И., Земсков Ф.И., Карпухин М.М., Ладонин Д.В., Вартанов А.Н., Демин В.В. Многолетний мониторинг снежного покрова в условиях природных и урбанизированных ландшафтов Москвы и Подмосковья // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 2. С. 85–96.
- Булыгина О.Н., Веселов В.М., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. Описание массива срочных данных об основных метеорологических параметрах на станциях России. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620549. http://meteo.ru/data/163-basic-parameters#описание-массива-данных
- Веселов В.М., Прибыльская И.Р., Мирзеабасов О.А. Специализированные массивы для климатических исследований (интернет-ресурс). http://aisori-m.meteo.ru/
- Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР: Учеб. пособие для студ. геогр. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1988. 328 с.
- Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения. М.: Наука, 1978. С. 42–47.
- Земсков Ф.И. Детритогенез в условиях лесных биогеоценозов урбанизированных территорий. Дис. ... канд. биол. наук. М., 2021.
- Иванова Е.А., Лукина Н.В., Данилова М.А., Артемкина Н.А., Смирнов В.Э., Ершов В.В., Исаева Л. Г. Влияние аэротехногенного загрязнения на скорость разложения растительных остатков в сосновых лесах на северном пределе распространения // Лесоведение. 2019. № 6. С. 533–546.
- Карпачевский Л.О., Воронин А.Д., Дмитриев Е.А. и др. Почвенно-биогеоценотические исследования в лесных биогеоценозах. М.: Изд-во Моск. Ун-та. 1980. 160 с.
- Классификация и диагностика почв СССР. М.: «Колос». 1977. 221 с.
- Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северотаежных лесов. М.: Наука. 2008. 342 с. ISBN 978-5-02-035585-9
- При использовании функции линейная регрессия (ЛИНЕЙН) в Excel возвращается неверный результат // Служба поддержки Microsoft (интернет–ресурс). https://support.microsoft.com/ru-ru/topic/при-использовании-функции-линейная-регрессия-линейн-в-excel-возвращается-неверный-результат-626211cb-8ee7-aaac-aa1a-1e51f5a54e17
- Раппопорт А.В. Антропогенные почвы городских ботанических садов (на примере Москвы и Санкт-Петербурга). Дис. ... канд. биол. наук. М., 2004. 152 с.
- Регрессионный анализ (интернет–ресурс) // Вятский государственный университет. Электронные учебные курсы. Модуль 3. Теория вероятностей и математическая статистика. https://e.vyatsu.ru/pluginfile.php/462626/mod_resource/content/2/Теоретический%20материал_регрессионный%20парн.анализ.pdf (дата обращения 21.02.2024).
- Розанова М.С., Прокофьева Т.В., Лысак Л.В., Рахлеева А.А. Органическое вещество почв Ботанического сада МГУ им. М. В. Ломоносова на Ленинских горах // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1079–1092. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090124
- Руководство по комплексному мониторингу. Пер. с англ. М., 2013. С. 128–129. http://downloads.igce.ru/publications/ICP_IM_Manuals/Manual_rus_04122013.pdf
- Berg B., Berg M. P., Box E. et al. Litter mass loss rates in pine forests of Europe and Eastern United States: Some relationships with climate and litter quality // Biogeochemistry. 1993. V. 20. P. 127–159.
- Berg B., Laskowski R. Litter decomposition: a guide to carbon and nutrient turnover // Advances in Ecological Research. 2005. V. 38. P. 292–301.
- Bieńkowski P. Cellulose decomposition as bioenergetic indicator of soil degradation // Pol. Ecol. Stud. 1990. V. 16. P. 235–244.
- Bocock K.L., Gilbert O.J.W. The disappearance of leaf litter under different woodland conditions // Plant and Soil. 1957. V. 9. P. 179–185. https://doi.org/10.1007/BF01398924
- Bogatyrev L., Berg B., Staaf H. Leaching of plant nutrients and total phenolic substances from some foliage litters – a laboratory study // Swedish Coniferous Forest Project Barrskogslandskapets Ekologi. Technical Report 33. Department of Ecology and Environmental Research, Swedish University of Agricultural Sciences, Upsala. V. 33. 1983. P. 1–57.
- Cornelissen, J.H.C. An experimental comparison of leaf decomposition rates in a wide range of temperate plant species and types // J. Ecol. 1996. V. 84. P. 573–582. https://doi.org/10.2307/2261479
- Cornwell W.K., Cornelissen J.H.C., Amatangelo K. et al. Plant species traits are the predominant control on litter decomposition rates within biomes worldwide // Ecology Lett. 2008. V. 11. P. 1065–1071.
- De Silva S., Ball A.S., Indrapala D.V., Reichman S.M. Review of the interactions between vehicular emitted potentially toxic elements, roadside soils, and associated biota // Chemosphere. 2021. V. 263. P. 128135. ISSN 0045-6535. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128135
- Fuzhong Wu, Wanqin Yang, Jian Zhang, Renju Deng. Litter decomposition in two subalpine forests during the freeze–thaw season // Acta Oecologica. V. 36. 2010. Pp. 135–140.
- Gustafson F.G. Decomposition of the leaves of some forest trees under field conditions // Plant Physiology. 1943. V. 18). P. 704.
- Harrison A.F., Latter P.M., Walton D.W.H. (eds.). Cotton Strip Assay: An Index of Decomposition in Soils. ITE Symposium, no. 24. Grange-over-Sands, Cumbria: Institute of Terrestrial Ecology, 1988.
- Howard P.J.A. A critical evaluation of the cotton strip assay // Cotton strip assay: an index of decomposition in soils. 1988, Grange-over-Sands, NERC/ITE, 3442. ITE Symposium, 24.
- Jenny H., Gessel S.P., Bingham F.T.. Comparative study of decomposition rates of organic matter in temperate and tropical region // Soil Sci. 1949. V. 68. P. 419–432.
- Keuskamp J.A., Dingemans B.J.J., Lehtinen T. et al. Tea Bag Index: a novel approach to collect uniform decomposition data across ecosystems // Methods in Ecology and Evolution. 2013. V. 4. P. 1070–1075.
- Kriiska K., Lõhmus K., Frey J., Asi E., Kabral N., Napa Ü., Ostonen I. The Dynamics of Mass Loss and Nutrient Release of Decomposing Fine Roots, Needle Litter and Standard Substrates in Hemiboreal Coniferous Forests // Frontiers in Forests and Global Change. 2021. V. 4. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2021.686468
- Radea C., Arianoutsou M. Cellulose Decomposition Rates and Soil Arthropod Community in a Pinus Halepensis Mill. Forest of Greece after a Wildfire // Eur. J. Soil Biol. 2000. V. 36. P. 57–64. https://doi.org/10.1016/S1164-5563(00)01045-1
- Taylor B.R., Parkinso D. Does repeated wetting and drying accelerate decay of leaf litter? // Soil Biology and Biochemistry. 1988. V. 20. P. 647–656.
- Unger H. Der Zellulosetest, eine Methode zur Ermittlung der zellulolytischen Aktivität des Bodes in Freilandversuchen // Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenk. 1960. V. 91. P. 44–52.
- World Reference Base for soil resources // World soil resources reports 106. FAO UNESCO. Rome, 2014. 182 p.
Supplementary files
