Влияние весенних палов на свойства гумусового горизонта чернозема (юго-восток Западной Сибири)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

На примере почв Базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) изучено влияние весенних палов травы на свойства верхнего слоя гумусового горизонта миграционно-мицелярного чернозема (Haplic Chernozem). На участках, горевших два месяца, 1, 2, 3 и 11 лет назад, всего собрано 56 проб (5–14-кратная повторность). Выявлена высокая устойчивость контролируемых свойств почв (катионно-анионный состав водной вытяжки, содержание гранулометрических фракций и подвижных соединений широкого спектра элементов, общего C и N, величина рН, щелочность от HCO3–) к пирогенному воздействию от весенних палов травы. Информативными показателями, отражающими существенное пирогенное воздействие в течение последних 11 лет, являются содержание подвижных Ca, Mg и Sr, а также водорастворимого Mg2+ и щелочность от HCO3–. Их содержание выше в почвах молодых (0–3 года) палов относительно старого (11-летней) и негоревших участков. Среди изученных показателей низкие значения коэффициента вариации (преимущественно < 20% по всем обследованным выборкам) имели величина рН, содержание подвижных Ba и Sr и гранулометрических фракций с диаметром частиц 1–5, 5–10 и 10–50 мкм, высокие (>70%) – содержание водорастворимого аммония и подвижных Li и Zn.

Об авторах

И. Н. Семенков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Москва

С. А. Леднев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Москва

Г. В. Клинк

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Москва

Д. П. Касымов

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН; Томский государственный университет

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Томск; Томск

М. В. Агафонцев

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН; Томский государственный университет

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Томск; Томск

С. Н. Кострова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Сыктывкар

Т. В. Королева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: semenkov@geogr.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Габбасова И.М., Гарипов Т.Т., Комиссаров М.А., Сулейманов Р.Р., Суюндуков Я.Т., Хасанова Р.Ф., Сидорова Л.В., Комиссаров А.В., Сулейманов А.Р., Назырова Ф.И. Влияние пожаров на свойства степных почв Зауралья // Почвоведение. 2019. № 12. С. 1513–1523. https://doi.org/10.1016/10.1134/S1064229319120044
  2. Габбасова И.М., Гарипов Т.Т., Сулейманов Р.Р., Комиссаров М.А., Хабиров И.К., Сидорова Л.В., Назырова Ф.И., Простякова З.Г., Котлугалямова Э.Ю. Влияние низовых пожаров на свойства и эрозию лесных почв южного Урала (Башкирский государственный природный заповедник) // Почвоведение. 2019. № 4. С. 412–421. https://doi.org/10.1134/S0032180X19040075
  3. Гераськина А.П., Тебенькова Д.Н., Ершов Д.В., Ручинская Е.В., Сибирцева Н.В., Лукина Н.В. Пожары как фактор утраты биоразнообразия и функций лесных экосистем // Вопросы лесной науки. 2021. Т. 4. № 2. С. 82. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202142-11
  4. Горбов С.Н., Безуглова О.С., Скрипников П.Н., Тищенко С.А. Растворимое органическое вещество в почвах Ростовской агломерации // Почвоведение. 2022. № 7. С. 894–908. https://doi.org/10.31857/S0032180X2207005X
  5. Дусаева Г.Х., Калмыкова О.Г. Влияние пожаров на растительный покров степей Евразии: обзор литературы // Бюл. Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 2021. Т. 126. № 2. С. 25–37.
  6. Дымов А.А. Сукцессии почв в бореальных лесах Республики Коми. М.: ГЕОС, 2020. 318 с. http://doi.org/10.34756/GEOS.2020.10.37828
  7. Енчилик П.Р., Семенков И.Н. Пространственная изменчивость элементного состава почв в катене Центрально-Лесного заповедника // Лесоведение. 2022. № 4. С. 411–418. https://doi.org/10.31857/S0024114822030068
  8. Казеев К.Ш., Одабашян М.Ю., Трушков А.В., Колесников С.И. Оценка влияния разных факторов пирогенного воздействия на биологические свойства чернозема // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1372–1382. https://doi.org/10.31857/S0032180X20110064
  9. Карпухина Н.Ю., Карпухин М.М., Самсонова В.П., Кротов Д.Г. Пространственная изменчивость содержания тяжелых металлов в агросерой почве в масштабе сельскохозяйственного угодья // Агрохимия. 2012. № 8. С. 57–65.
  10. Кротов Д.Г., Самсонова В.П. Пространственная изменчивость гранулометрического состава агросерых почв и агросерых со вторым гумусовым горизонтом // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2009. № 1. С. 19–23.
  11. Кудрявцев А.Ю. Воздействие пожаров на экосистемы заповедника “Приволжская лесостепь” // Степной бюл. 2015. № 43–44. С. 12–16.
  12. Кузнецов К.А. Почвы Томской области (предварительное сообщение) // Вопросы географии Сибири. Томск, 1949. № 2. С. 69–86.
  13. Лобода Е.Л., Касымов Д.П., Агафонцев М.В., Рейно В.В., Гордеев Е.В., Тарканова В.А., Мартынов П.С., Орлов К.Е., Савин К.В., Дутов А.И., Лобода Ю.А. Влияние малых природных пожаров на характеристики атмосферы вблизи очага горения // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 10 (381). С. 818–823. https://doi.org/10.15372/AOO20201011
  14. Лойко С.В. Крицков И.В., Куликова О.Р., Истигечев Г.И. Влияние рельефа и крестьянского природопользования на цветность гумусовых горизонтов в предгорной подтайге юго-востока Западной Сибири. Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове. Сб. матер. V Междунар. науч. конф., посвященной 85-летию кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ. Томск: Национальный исследовательский Томский гос. ун-т, 2015. С. 56–61.
  15. Огуреева Г.Н., Леонова Н.Б., Булдакова Е.В., Кадетов Н.Г., Архипова М.В., Микляева И.М., Бочарников М.В., Дудов С.В., Игнатова Е.А., Игнатов М.С., Мучник Е.Э., Урбанавичюс Г.П., Даниленко А.К., Румянцев В.Ю., Емельянова Л.Г., Леонтьева О.А., Романов А.А., Константинов П.А. Биомы России. М-б 1 : 7 500 000. М.: Всемирный фонд дикой природы, 2018.
  16. Пансю М., Готеру Ж. Анализ почвы. Справочник. Минералогические, органические и неорганические методы анализа. СПб.: ЦОП Профессия, 2014. 800 с.
  17. Пивоварова Е.Г. Решение вопросов пространственной и временной вариации агрохимических свойств почв с помощью информационного-логического анализа // Агрохимия. 2006. № 8. С. 77–84.
  18. Семенков И.Н., Касимов Н.С., Терская Е.В. Латеральная дифференциация форм соединений металлов в почвеных суглинистых катенах центра Западно-Сибирской равнины // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5, география. 2019. № 3. С. 25–37.
  19. Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва–память и почва–момент // Изучение и освоение природной среды. М.: Наука, 1976. С. 150–164.
  20. Ступакова Г.А., Лапушкина А.А., Щиплецова Т.И., Митрофанов Д.К., Холяева О.В. Вариабельность содержания показателей плодородия в стандартных образцах разных типов почв // Плодородие. 2022. № 5 (128). С. 11–16. https://doi.org/10.25680/S19948603.2022.128.03
  21. Таргульян В.О., Соколов И.А. Структурный и функциональный подход к почве: почва-память и почва-момент // Математическое моделирование в экологии. М.: Наука, 1978. С. 17–33.
  22. Теория и практика хиимческого анализа почв /Под ред. Воробьевой Л.А. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  23. Титлянова А. А., Самбуу А. Д. Сукцессии в травяных экосистемах. Новосибирск: Изд-во со РАН, 2016. 191 с.
  24. Фридланд В.М. Почвенная карта РСФСР. М-б 1 : 2 500 000. М.: ГУГК, 1988. 16 л.
  25. Юдина А.В., Фомин Д.С., Валдес-Коровкин И.А., Чурилин Н.А., Александрова М.С., Головлева Ю.А., Филиппов Н.В., Ковда И.В., Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Пути создания классификации почв по гранулометрическому составу на основе метода лазерной дифракции // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1353–1371. https://doi.org/10.31857/S0032180X20110143
  26. Badia D., Martí C. Fire and rainfall energy effects on soil erosion and runoff generation in semi-arid forested lands // Arid L. Res. Manag. 2008. V. 22. P. 93–108. https://doi.org/10.1080/15324980801957721
  27. Carreira J. A., Niell F. X., Lajtha K. Soil nitrogen availability and nitrification in Mediterranean shrublands of varying fire history and successional stage // Biogeochemistry. 1994. V. 26. № 3. P. 189–209. https://doi.org/10.1007/BF00002906
  28. Fernandez-Anez N., Krasovskiy A., Müller M., Vacik H., Baetens J., Hukić E., Kapovic Solomun M. et al. Current Wildland Fire Patterns and Challenges in Europe: A Synthesis of National Perspectives // Air, Soil and Water Research. 2021. V. 14. https://doi.org/10.1177/11786221211028185
  29. Fontúrbel M.T., Barreiro A., Vega J.A., Martín A., Jiménez E., Carballas T., Fernández C., Díaz-Raviña M. Effects of an experimental fire and post-fire stabilization treatments on soil microbial communities // Geoderma. 2012. V. 191. P. 51–60. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.01.037
  30. Francos M., Ubeda X., Pereira P., Alcañiz M. Long-term impact of wildfire on soils exposed to different fire severities. A case study in Cadiretes Massif (NE Iberian Peninsula) // Sci. Total Environ. 2017. V. 615(1). P. 664–671. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.311
  31. Fultz L.M., Moore-Kucera J., Dathe J., Davinic M., Perry G., Wester D., Schwilk D.W., Rideout-Hanzak S. Forest wildfire and grassland prescribed fire effects on soil biogeochemical processes and microbial communities: Two case studies in the semi-arid Southwest // Appl. Soil Ecol. 2016. V. 99. P. 118–128. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2015.10.023
  32. Galaktionova L.V., Vasilchenko A.V. Sustainability of soils to fires as a factor of preservation the shape of steppe protected areas // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2019. V. 4 (Suppl. 2). P. 98–103. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2019.041
  33. Granged A.J.P., Zavala L.M., Jordán A., Bárcenas-Moreno G. Post-fire evolution of soil properties and vegetation cover in a Mediterranean heathland after experimental burning: a 3-year study // Geoderma. 2011. V. 164. P. 85–94. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.05.017
  34. Gregorich E.G., Beare M.H., Stoklas U., St-Georges P. Biodegradability of soluble organic matter in maize-cropped soils // Geoderma. 2003. V. 113. P. 237–252. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(02)00363-4
  35. Grishin A.M., Filkov A.I., Loboda E.L., Kuznetsov V.T., Kasymov D.P., Andreyuk S.M., Ivanov A.I., Stolyarchuk N.D., Reyno V.V., Kozlov A.V. A field experiment on grass fire effects on wooden constructions and peat layer ignition // Int. J. Wildland Fire. 2014. V. 23. № 3. P. 445–449. https://doi.org/10.1071/WF12069
  36. Hrelja I., Šestak I., Delač D., Pereira P., Bogunović I. Soil Chemical properties and trace elements after wildfire in Mediterranean Croatia: effect of severity, vegetation type and time-since-fire // Agronomy. 2022. V. 12(7). P. 1515. https://doi.org/10.3390/agronomy12071515
  37. Jillavenkatesa A., Dapkunas S.J., Lum L.-S.H. Particle size characterization. Vashington: US Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology, 2001. 164 p.
  38. Loboda E., Kasymov D., Agafontsev M., Tarakanova V., Martynov P., Loboda Y., Orlov K., Savin K., Dutov A., Reyno V., Gordeev Y. Effect of small-scale wildfires on the air parameters near the burning centers // Atmosphere. 2021. V. 12. № 1. P. 75. https://doi.org/10.3390/atmos12010075
  39. Muñoz-Rojas M., Erickson T.E., Martini D., Dixon K.W., Merritt D.J. Soil physicochemical and microbiological indicators of short, medium and long term post-fire recovery in semi-arid ecosystems // Ecol. Indic. 2016. V. 63. P. 14–22. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.11.038
  40. Nghalipo E., Joubert D., Throop H., Groengroeft A. The effect of fire history on soil nutrients and soil organic carbon in a semi-arid savanna woodland, central Namibia // African J. Range Forage Sci. 2019. V. 36. № 1. P. 9–16. https://doi.org/10.2989/10220119.2018.1526825
  41. Peel M.C., Finlayson B.L., McMahon T.A. Updated World Map of the Köppen-Geiger Climate Classification // Hydrology and Earth System Sciences. 2007. V. 11. № 5. P. 1633–1644. https://doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007
  42. Pereira P., Francos M., Ubeda X. Brevik E.C. Fire impacts in European grassland ecosystems // Wildfires: Perspectives, Issues and Challenges of the 21st Century. Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, 2017. P. 1–28.
  43. Semenkov I.N., Koroleva T.V., Karpachesky A.M., Lednev S.A., Sharapova A.V. Short-term changes in chemical properties of topsoil (0–10 cm) after low-intensity fires caused by landings of first stages of space rockets Proton-M in Central Kazakhstan // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. V. 862. P. 012109. https://doi.org/10.1088/1755-1315/862/1/012109
  44. Semenkov I.N., Yakushev A.I. Dataset on heavy metal content in background soils of the three gully catchments at Western Siberia // Data in Brief. 2019. V. 26. P. 104496. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104496
  45. Snyman H.A. Fire and the dynamics of a semi-arid grassland: Influence on soil characteristics African J. Range Forage Sci. 2002. V. 19. P. 137–45. https://doi.org/10.2989/10220110209485786
  46. Valkó O., Deák B. Increasing the potential of prescribed burning for the biodiversity conservation of European grasslands // Current Opinion in Environmental Science Health. 2021. V. 22. P. 100268. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100268
  47. Valkó O., Deák B., Magura T., Török P., Kelemen A., Tóth K., Horváth R., Nagy D.D., Debnár Z., Zsigrai G., Kapocsi I., Tóthmérész B. Supporting biodiversity by prescribed burning in grasslands — A multi-taxa approach // Sci. Total Environ. 2016. V. 572. P. 1377–1384. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.184
  48. Wittenberg L., Pereira P. Fire and soils: Measurements, modelling, management and challenges // Sci. Total Environ. 2021. V. 776. P. 145964. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145964

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы

Скачать (320KB)
Метаданные
3. Дополнительные материалы
Скачать (546KB)
Метаданные
4. Рис. 1. Расположение участков (многоугольники с красным контуром), обследованных в пределах БЭК. Цифры – годы, выполнения палов. Голубым отмечены фоновые участки, желтым – место заложения разреза (описание см. табл. 1).

Скачать (464KB)
Метаданные
5. Рис. 2. Свойства поверхностного слоя обследованных миграционно-мицелярных черноземов БЭК в выборках: 1 – горевший 2 месяца назад (в 2022 г.); 2 – горевший 1 год назад (в 2021 г.); 3 – горевший 2 года назад (в 2020 г.); 4 – горевший 3 года назад (в 2019 г.); 5 – горевший 11 лет назад (в 2011 г.); 6 – фон. На графиках показаны: прямоугольник – первый и третий квартили, черная линия – медиана, усы – 1.5 межквартильных интервала, точки – выбросы. Над графиками приведены значения pU для соответствующих выборок, отмеченных скобками.

Скачать (498KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024