CC BY
11
УДК 631.41
ДИНАМИКА СВОЙСТВ ПОЧВ ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОМ ПОСТАГРОГЕННОМ ЗАРАСТАНИИ СЕНОКОСОВ (КОСТРОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)*
В.М. Телеснина
По мере зарастания бывших сенокосов южной тайги, еще до формирования сомкнутого древостоя, уменьшается биомасса травяного яруса. В верхней части профиля происходит увеличение актуальной кислотности, что адекватно отражается видами живого напочвенного покрова. Более четкий тренд выявлен для легких почв. Содержание и запасы органического углерода в почве сенокосного луга, где покос предварялся многолетним выпасом скота, довольно высоки по сравнению с сенокосами без предварительного выпаса. После прекращения выкашивания происходит уменьшение содержания и запасов органического углерода в верхней части профиля, т.е. многолетний выпас скота замедляет постагрогенную динамику органического вещества почвы суходольного луга.
Ключевые слова: постагрогенные почвы, сукцессия, южная тайга, сенокосы.
Введение
Общая площадь земель, выведенных из сельскохозяйственного использования, только в европейской части России составляет около 36,3 млн га, из которых более 2/3 расположено в таежной зоне [8]. Бывшие пахотные земли развиваются в направлении формирования естественных типов экосистем, присущих конкретной природно-климатической зоне [8, 20]. Ведущую роль в постагро-генной трансформации почв играет характер смены растительности [29], который особенно рельефно проявляется в таежной зоне [17, 25, 27]. Вновь сформированные леса характеризуются значительным запасом фитомассы и образованием мощной подстилки, что довольно сильно трансформирует углеродный баланс территории [13, 14]. При зарастании заброшенных сельскохозяйственных угодий лесом в большей степени изменяются основные физико-химические и химические свойства почв [16, 30], количество и состав органического вещества, биологическая активность [19, 21]. Постагрогенная динамика запаса углерода зависит от свойств нативных (ненарушенных) почв, которые определяются биоклиматическими, литологиче-скими и геоморфологическими условиями [18, 24]. После вывода из сельскохозяйственного оборота малогумусных пахотных почв запас органического углерода в них увеличивается; в длительно удобряемых сильноокультуренных он может убывать [8, 23], а в почвах с запасом, близким к ненарушенным почвам, оставаться на прежнем уровне [16]. Анализ данных по изменению запасов органического углерода в бывших пахотных почвах умерен-
ной зоны показал, что средняя скорость его секвестрации после прекращения сельскохозяйственного использования составляла 0,72 т/га-год для слоя 0—30 см, и увеличение запасов не лимитировано низкой продуктивностью растительности в залежных экосистемах [18].
Агрогенно измененные свойства почв по устойчивости во времени делятся на три группы: наиболее устойчивые (около 200 лет и более), менее устойчивые (от нескольких до первых десятков лет) и динамические [4]. В процессе зарастания бывшей пашни быстрее всего восстанавливаются кислотность и содержание обменных оснований [15]. В связи с проблемой глобального изменения климата особую актуальность приобретает оценка секвестрации углерода в результате восстановления зональных природных экосистем на залежных землях. Скорость секвестрации углерода постагрогенными экосистемами зависит от возраста залежи, природной зоны и множества других факторов [17]. Направленность и величина изменений запаса углерода в минеральной толще почв может быть разной в зависимости от совокупности таких факторов, как история предыдущего их использования, типа, свойств, биоклиматических условий. Поэтому большое внимание уделяется изучению динамики содержания, запасов и состава органического вещества почв в ходе естественного зарастания залежей в разных природных зонах [1, 13].
В меньшей степени изучены почвы заброшенных сенокосов, на которых происходит лесовозобновление. В частности выявлено, что в них в отличие от старопахотных почв динамика кислотности
* Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 18-04-00773.
и показателей гумусного состояния не столь отчетлива [25], поскольку распашка если и осуществлялась, то очень давно, а поддержание лугового фитоценоза вызывает лишь относительно более интенсивное гумусонакопление по сравнению с лесными почвами, которое не отменяет элювиальных процессов. Особенности динамики свойств почв после прекращения сенокошения зависят от таких факторов, как периодичность выкашивания, продуктивность травостоя, скорость появления древесной растительности. Важны и натив-ные свойства почвы, в частности гранулометрический состав.
Цель настоящей работы — изучение влияния постагрогенной динамики растительности на свойства почв заброшенных сенокосов южной тайги в условиях разного режима использования.
Объекты и методы исследования
Исследования проводили на территории Ман-туровского р-на Костромской обл. на правобережье Унжи. Территория относится к северо-восточной подобласти атлантико-континентальной лесной области. Почвообразующие породы — ледниковые и водно-ледниковые отложения [2], чаще двучлены — пески, залегающие на глинистой морене. Согласно ботанико-географическому районированию [10], территория входит в подзону южно-таежных лесов. Коренная растительность — темнохвой-ные еловые леса бореального и субнеморального типов. Объекты исследования представляют собой три зарастающих сенокосных луга (табл. 1).
Первый хроноряд представляет собой зарастающий сенокосный луг с весьма сложной историей сельскохозяйственного освоения, расположенный в одном-двух километрах от русла Унжи, на территории дер. Выползово. Ранее (начало XX в.) распаханная территория в течение нескольких десятилетий до начала 90-х гг. была колхозным выгоном для крупного рогатого скота, а с 1991—1992 гг. используется исключительно как сенокос, площадь которого из года в год сокращается. Зоны зарастания: 1 — действующий сенокос; 2 — луг, не косимый в течение 10 лет; 3 — вторичный березняк примерно 25-летний. Фоновый (контрольный) участок (4) — 100-летний березово-еловый лес, расположенный примерно в 100 м, где почва если и была распахана, то более 100—120 лет назад, кошения и выпаса не было. Почвообразующие породы имеют сложное строение: песчано-супесчаный слой глубже 40 см сменяется толщей, неоднородной по гранулометрическому составу, что связано с водно-ледниковым происхождением.
Второй хроноряд расположен в семи километрах от русла Унжи и представляет собой луг, окруженный лесом со всех сторон. Почвообразу-ющая порода — опесчаненный легкий суглинок,
подстилаемый моренными тяжелыми суглинками на глубине 30—35 см. Основная часть территории распахана в 70—80-х гг. на несколько лет, после чего долго использовалась как сенокос. Площадь покоса постепенно сокращалась, в результате чего луг начал зарастать лесом. Выделены четыре стадии зарастания: 1 — луг, косившийся последний раз 2—3 года назад; 2 — луг, который последний раз был выкошен около 13—14 лет назад, в настоящее время уже сформирован древостой высотой до 2—3,5 м; 3 — сомкнутый ивово-березовый лес, возраст которого составляет 20—22 года; 4 — бе-резово-еловый лес примерно 95-летнего возраста (контроль). У авторов была также возможность сравнить растительность и ряд свойств почвы современных стадий сукцессии с данными по регулярно косимому лугу, который существовал в 2009 г. (стадия С1-0) на месте современного С1-2.
Третий ряд зарастания расположен недалеко от второго, но почвы характеризуются более глубоким расположением моренных суглинков под толщей опесчаненного легкого суглинка (60—70 см). История освоения сходна с историей второго ряда. Выделены четыре зоны зарастания: 1 — действующий сенокосный луг, 2 — луг, не косимый 8—9 лет, 3 — 17-летний вторичный мелколиственный лес, 4 — 100-летний лес (контроль).
Таким образом, изучаемые хроноряды различаются не только историей освоения и разным местоположением относительно поселений, что не может не сказываться на возможности проникновения семян определенных видов растений, но и гранулометрическим составом почв, что обусловило их разную классификационную принадлежность. Так, почвы первого сенокосного ряда — литобарьерные подзолы с легким гранулометрическим составом верхней части профиля; второго ряда — дерново-подзолистые с близким литоло-гическим контактом; третьего ряда — дерново-подзолистые с более глубоким литологическим контактом. В течение нескольких лет в середине вегетационного периода (июль) на всех участках проводили описание растительности и определение основных показателей биологического круговорота. Площадь мониторинговых площадок — 10 х 10 м. Помимо геоботанического описания, методом укосов отбирали надземную биомассу травяного или травяно-кустарничкового яруса (в пятикратной повторности) с разбором по видам и определением массовой доли каждого из них в укосе (площадь укоса — 50 х 50 см). Подземную биомассу травяно-кустарничкового яруса определяли на глубинах 0—10, 10—20 и 20—30 см методом монолитов. Живой напочвенный покров исследован наиболее подробно, в том числе в лесных экосистемах. Для сравнительной оценки условий местообитания использованы шкалы Раменско-го [12] и Ландольта [22]. Для каждой площадки,
Таблица 1
Стадии постагрогенной сукцессии в хронорядах растительность и почва
Хроноряд Стадия зарастания Стадия сукцессии Растительность Почва [5]
действующий сенокос В0 луг с преобладанием одуванчика лекарственного и ежи сборной агродерново-подзол реградированный литобарьерный: AYpa 0—30 см — ЕВ! 30—46 см — BF 46—90 см
Первый залежь 10-летняя В10 луг с преобладанием ежи сборной и тысячелистника обыкновенного; отдельные яблони и рябины, кустарники шиповника высотой до 2 м агродерново-подзол реградированный литобарьерный: AYpa 0—30 см — ЕВ! 30—50 см — BF 50—90 см
лес вторичный 25-летний В25 березняк с сомкнутостью крон 0,4; в травостое преобладают подмаренник мягкий и овсяница красная дерново-подзол постагрогенный литобарьерный: О 0—2 см — AYpa 2—30 см — BF 30—80 см — ВС 80—100 см
лес 100-летний контроль 1 лес елово-березовый черничный с куртинами мха подзол грубогумусированный литобарь-ерный: О 0—4 см — АН 4—6 см — ЕЫ 6—22 см — Е 22—48 см — Е148—60 см — BF 60—97 см
сенокосный луг С1-0 луг с преобладанием ежи сборной, зверобоя продырявленного и тимофеевки луговой агродерново-подзолистая реградирован-ная: AYpa 0—22 см — ЕЬ 22—30 см — ВЕЬ 30—57 см — ВТ 57—80 см — ВС
луг, не кошенный два года С1-2 луг с преобладанием зверобоя продырявленного и иван-чая агродерново-подзолистая реградирован-ная: АYpa 0—22 см — ЕЬ 22—30 см — ВЕЬ 30—57 см — ВТ 57—80 см — ВС
Второй луг, не кошенный 12 лет С1-13 несомкнутый древостой высотой до 1,5—2,0 м из березы, осины, ольхи серой, сосны и ели; в травяном ярусе преобладают ястребинка зонтичная и манжетка обыкновенная агродерново-подзолистая реградирован-ная: AYpa 0—24 см — ЕЬ 24—47 см — ВТ 47—95 см — ВС
вторичный лес 20-летний С1-20 лес ивово-березовый с сомкнутостью крон 0,6; в напочвенном покрове — щитовник мужской и щучка дернистая дерново-подзолистая постагрогенная: О 0—2 см — AYpa 2—21 см — ЕЬ 21—36 см — ВТ 46—95 см — ВС
лес 95-летний контроль 2 березово-еловый лес; в напочвенном покрове — грушанка круглолистная и костяника дерново-подзолистая: О 0—3 см — AYpa 3—25 см — ЕЬ 25—39 см — ВТ 39—65 см — ВС 65—106 см
сенокосный луг С2-0 луг с преобладанием одуванчика лекарственного и овсяницы луговой агродерново-подзолистая реградирован-ная: AYpa 0—30 см — ВТ 31—68 см -ВС 69—100 см
Третий луг, не кошенный 8—9 лет С2-8 луг с преобладанием овсяницы красной и ежи сборной; отдельностоящие березы и сосны высотой менее одного метра агродерново-подзолистая реградирован-ная: AYpa 0—31 см — ВТ 31—54 см — ВС 54—90 см
вторичный лес 17-летний С2-17 сомкнутый лес из ивы и березы; в напочвенном покрове — земляника лесная и иван-чай дерново-подзолистая постагрогенная: AY 0—13 см — AYpa 13—21 см — ЕЬ 21—30 см — ВТ 31—85 см
лес 100-летний контроль 3 березово-еловый лес; в напочвенном покрове — костяника и ландыш майский дерново-подзолистая: О 0—3 см — AY 3—20 см — АЕЬ 21—42 см — ВЕЬ 43—58 см — ВТ 59—105 см
соответствующей определенной стадии сукцессии, вычислен балл трофности по Раменскому методом средневзвешенной середины интервала. С помощью шкал Ландольта выделены группы видов по отношению к почвенным свойствам. Помимо разрезов, на каждой площадке было заложено 5—6 прикопок для отбора почвенных образцов. В них определяли актуальную кислотность (рН водной суспензии) и содержание органического углерода. Для слоя 0—30 см (что примерно соответствует ста-
ропахотной толще) вычисляли запасы органического углерода. Обработку данных осуществляли с помощью программ Ехсе1 и 8ТАТ18Т1СА.
Результаты и их обсуждение
Появление деревьев и кустарников после прекращения выкашивания может наблюдаться уже через 7—8 лет [3], однако их состав зависит от характера освоения в прошлом и возможности про-
являются береза и сосна. В то же время в первом хроноряду, где луг имеет более сложную историю освоения и находится рядом с поселениями, возобновление начинается с яблони, березы, черемухи и шиповника. В течение сукцессии существенно изменяются запасы надземной биомассы травяного яруса (табл. 2).
После прекращения выкашивания виды, выдерживающие покос, постепенно замещаются другими, поэтому в первые годы наблюдается бурное развитие разнотравья и уменьшения надземной фитомассы не происходит, как это видно на примере второго хроноряда. Еще через несколько лет биомасса травостоя резко снижается. Не так отчетлива динамика подземной биомассы: из-за смены дерновинных и корневищных злаков стержнекор-невым и кистекорневым разнотравьем она повышается. По мере сукцессии в живом напочвенном покрове падает доля сорно-рудеральных (табл. 3) и нитрофильно-луговых видов, однако для первого хроноряда этот тренд носит более плавный характер. На первых стадиях сукцессии доля ни-трофильно-луговых видов гораздо выше в первом хроноряду по сравнению с другими. Рост доли терминальных видов также имеет разный тренд в изучаемых хронорядах: при зарастании сенокоса—выгона они практически не появляются в течением минимум 25 лет, тогда как на остальных лугах присутствуют уже в начале сукцессии.
Таблица 3
Эколого-ценотические особенности травяного яруса
Стадия сукцессии Доля сорно-рудеральных видов, % Доля нитрофильно-луговых видов, % Доля терминальных видов, % Трофность, балл Доля ацидофилов, % Доля нитрофилов, %
Первый хроноряд
В0 3,0 26,0 0,5 9,4 0 38,0
В10 0,5 56,0 0 10,6 0 63,0
В25 1,6 35,0 0 9,7 12,0 55,0
Контроль 1 0 0 98,0 6,1 88,0 1,0
Второй хроноряд
С1-0 1,0 12,7 2,0 9,5 12,0 38,0
С1-2 0,2 15,0 0 8,5 20,0 68,0
С1-13 0,1 0,2 1,5 8,2 35,0 20,0
С1-22 0 0 44,0 7,9 38,0 16,0
Контроль 2 0 0 81,0 7,5 4,0 12,0
Третий хроноряд
С2-0 3,0 39,0 0 9,0 10,0 80,0
С2-8 0 20,0 0 8,8 30,0 55,0
С2-17 0 0 0 8,0 50,0 50,0
Контроль 3 0 0 85,0 6,6 20,0 50,0
Таблица 2
Динамика биомассы травостоя при зарастании сенокосов
Хроноряд Стадия сукцессии Биомасса, г/м2
надземная подземная
Первый В0 369,1 ± 15,0 228 ± 55,0
В10 297 ±20,1 573 ± 10,1
В25 98 ±18,6 1163 ±117,0
контроль 1 92 ±23,6 399 ± 45,1
Второй С1-0 370 ±68,0 1070 ± 190,3
С1-2 497 ±33,0 1045 ± 203,0
С1-13 232 ±26,2 1046 ± 15,0
С1-22 22 ±3,0 350 ±83,1
контроль 2 37 ±2,1 362 ± 43,1
Третий С2-0 515,1 ± 10,0 685 ± 45,0
С2-8 288,9 ±8,0 596 ±51,0
С2-17 49,4 ±4,0 686 ± 54,0
контроль 3 44,9 ±6,0 205 ± 16,0
никновения семян из леса либо с других сельскохозяйственных земель. В результате возобновление лесной растительности во втором хроноряду, где луг со всех сторон окружен лесом, происходит за счет появления ели, березы, осины, ольхи серой; в третьем хроноряду в начале сукцессии по-
Рис. 1. Актуальная кислотность (рН) почв на глубине 0—15 (слева) и 15—30 (справа) см трех хронорядов зарастающих лугов: первого (1 — действующий сенокос, 2 — залежь 10-летняя, 3 — вторичный лес 25-летний, 4 — контроль), второго (1 — действующий сенокос, 2 — залежь 2—3-летняя, 3 — залежь 13-летняя, 4 — вторичный лес 22-летний, 5 — контроль), третьего (1 — действующий сенокос, 2 — залежь 8—9-летняя, 3 — вторичный лес 17-летний, 4 — контроль). □ — среднее, □ — среднее ± стандартная ошибка, I — среднее ± стандартное отклонение (здесь и на рис. 2)
Средневзвешенный балл трофности по Л.Г. Ра-менскому, рассчитанный для травяного яруса, практически не меняется в течение 25 лет зарастания выгона. В то же время при зарастании сенокосных лугов без выпаса наблюдается его устойчивое снижение. Во всех хронорядах выявлен рост доли видов-ацидофилов (имеющих 1 и 2 балла по шкале Ландольта), причем в первом хроноряду они появляются позже. Динамика доли видов-нитрофи-лов (по Ландольту) выглядит идентично таковой трофности. Таким образом, более четкий тренд олиготрофизации в течение сукцессии выявлен для зарастающих сенокосов, в истории освоения которых не было стадии выпаса.
По мере восстановления растительности после прекращения выкашивания существенно изменяется актуальная кислотность почв (рН), которая является одним из самых динамичных показателей [7]. Для почв тайги, выведенных из сельскохозяйственного использования, в принципе характерно подкисление благодаря смене состава растительного опада и формированию лесной подстилки, поскольку они постепенно возвращаются к исходному состоянию. Полученные результаты (рис. 1) в целом соответствуют уже существующим данным по постагрогенным подзолам и дерново-подзолистым почвам [3, 7, 9]. Наиболее четкая картина подкисления по мере постагрогенной сукцессии выявлена для зарастающего выгона—сенокоса, причем рН падает здесь с 5,0 до 4,4 уже через 10 лет после прекращения выкашивания. Стоит отметить, что в почве контрольного фитоценоза этот показатель очень низкий — < 4,0, поэтому и тренд подкисления наблюдается весьма четкий. Однако это касается лишь верхней части старопахотной толщи, в слое же 15—30 см снижение рН носит лишь характер тенденции ввиду очень широких диапазонов варьирования.
В третьем хроноряду зарастания также выявлен довольно четкий тренд подкисления почвы в течение сукцессии: рН уменьшается от 6,5 в почве сенокоса до 4,3 в таковой старовозрастного леса. Известно, что подкисление почвы в ходе постаг-рогенной сукцессии происходит с неодинаковым трендом при разном гранулометрическом составе и характере ее использования в прошлом [9], что и подтвердили наши исследования. В данном случае имеет значение не только разная история освоения угодий, но и тот факт, что почвы второго хроноряда образованы на более тяжелых породах, когда нет такого контраста между освоенной агродерново-подзолистой и неосвоенной дерново-подзолистой почвами в плане кислотности, тем более их окультуривание никогда не было интенсивным. По этой причине какой-либо четкой динамики кислотности в ходе сукцессии не наблюдается. Показательно, что во всех хронорядах
почвы контрольных фитоценозов имеют разную кислотность, причем почва контроля второго ряда имеет гораздо меньшую кислотность, чем первого и третьего, т.е. разница между начальной и конечной стадиями сукцессии менее существенна. По этой причине и степень выраженности подкис-ления в ходе сукцессии здесь будет разной. Кроме того, в первом хроноряду стадия рудерального высокотравья, соответствующая кратковременной интенсификации биологического круговорота, существует гораздо дольше, и поэтому кислотность почвы стабилизируется также долго. При изучении свойств почвы второго хроноряда в 2005 г. установлено постепенное увеличение кислотности от стадии сенокоса к стадии 95-летнего леса [3]. В более поздние годы, когда сенокос перестал быть сенокосом, выявлена другая картина — почва луга, не кошенного около трех лет, отличается от остальных большей кислотностью старопахотной толщи, причем рН в слое 0—15 см ниже, чем в слое 10—20 см. С одной стороны, количество наземной фитомассы травостоя не уменьшилось за эти годы, с другой — усилилось накопление опада при ухудшении условий разложения по причине изменения локального гидротермического режима, что могло вызвать подкисление в верхней части профиля. Изменение актуальной кислотности в течение постагрогенной сукцессии адекватно отражается соотношением разных групп видов в живом напочвенном покрове (табл. 2).
Динамика содержания органического углерода зависит как от характера использования угодья, так и от нативных свойств почвы, т.е. тренд определяется степенью различия гумусного состояния почвы 1-й стадии сукцессии (действующее сельскохозяйственное угодье) и ненарушенной почвы [8, 13, 26]. Следовало бы ожидать, что сразу после прекращения скашивания содержание углерода должно возрастать по причине прекращения отчуждения потенциального опада, однако этого не происходит (рис. 2).
Поскольку сенокошение проводят один раз за лето (в середине июля), имеет место отав-ность, а скашивание в должном режиме не только не уменьшает, но и увеличивает продуктивность травостоя [6]. При зарастании всех изученных лугов количество углерода в верхней части профиля уменьшается, причем скорость этого процесса разная. С одной стороны, известно, что пост-агрогенная динамика свойств быстрее происходит на легких почвах, но с другой — так как выгон много лет подвергался поступлению органического вещества в процессе выпаса, постагрогенная динамика элемента не столь резка. Во втором хроноряду наблюдается «углеродный минимум» на стадии 13-летней залежи, после чего количество углерода снова начинает расти, но только в верхних 15 см. При зарастании пашен подобного «уг-
Рис. 2. Содержание органического углерода (%) в почвах трех хронорядов зарастающих лугов
(условные обозначения см. под рис. 1)
леродного минимума» не наблюдалось [25, 27, 28]. По-видимому, при зарастании сенокосов на некоторой стадии, особенно при быстрой деградации луга, продуктивность травяного яруса сильно снижена, тогда как сомкнутый древостой, который поставлял бы достаточное количество опада, еще по каким-то причинам не сформирован. В результате получается временной разрыв между преобразованием дернины и формированием подстилки, что и обусловливает минимум органического
вещества почвы. То же выявлено и для третьего хроноряда, причем уменьшение содержания углерода примерно за то же время выражено гораздо существеннее, поскольку нет сдерживающих факторов, таких как пролонгированная сорно-руде-ральная стадия по причине многолетнего внесения органического вещества. Здесь на стадии мелколиственного леса содержание углерода в почве значимо увеличивается, причем как для слоя 0—15, так и для слоя 0—30 см.
Рис. 3. Запасы органического углерода (т/га) в почвах трех хронорядов зарастающих лугов (условные обозначения см. под рис. 1)
Запасы органического углерода в старопахотной толще почв сенокоса—выгона за 25—30 лет уменьшились более чем в два раза, причем на стадии 25-летнего леса еще существенно отличались от таковых в почве ненарушенного фитоценоза (рис. 3). На действующем сенокосе запасы довольно высоки — подобные значения были выявлены для почв хорошо удобряемых в прошлом частных огородов на такой же почвообразующей породе [28]. Выпас скота в течение долгого времени не может не влиять на содержание и запасы органического вещества, так как навоз содержит в «готовом» виде 16—47% гумусовых кислот [11]. Это, по-видимому, совместно с вовлечением в круговорот органического вещества высокопродуктивной травянистой растительности и обусловило столь высокие для легких почв запасы органического углерода. Возможно, его пул в начале сукцессии настолько отличается от контроля, что деградация старопахотного горизонта происходит медленно. За это время успевает сформироваться грубогумусный органопрофиль почвы лесного сообщества, т.е. так же как на пашне или огороде [28] присутствует продолжительная стадия сор-но-рудерального высокотравья, замедляющая сукцессию и динамику гумусного состояния почвы. Запас органического углерода в старопахотной толще почвы второго и третьего действующих сенокосов гораздо меньше (68 и 60 т/га соответственно), чем в аналогичной почве первого сукцессионного хроноряда, несмотря на более тяжелый гранулометрический состав. Соответственно, постагроген-ная динамика этого показателя более сглаженная — за 22 года запасы уменьшились всего в полтора раза (рис.3), и также наблюдается минимальное значение на залежи 13 лет. По мере сукцессии увеличивается доля запасов органического углерода в слое 0—15 см за счет его уменьшения в слое 15—30 см, причем в почвах сенокосов без предварительной стадии пастбища процесс происходит несколько быстрее, особенно на легких почвооб-разующих породах.
Таким образом, направление и скорость пост-агрогенного изменения химических свойств, особенно органического углерода, почв бывших сенокосных угодий детерменированы историей использования луга, в частности, наличием или отсутствием выпаса скота. Последний фактор замедляет переход растительности и свойств почвы
в исходное состояние посредством увеличения продолжительности луговой стадии. Кроме того, определенное значение имеют и исходные свойства почвы, к которым она стремится в результате постагрогенной сукцессии. На суглинистых почвах, относительно более обогащенных элементами питания и имеющим органопрофиль типа модер—мулль, постагрогенная динамика менее выражена, нежели на легких.
Выводы
• По мере зарастания сенокосов южной тайги, выведенных из использования, происходит олиго-трофизация живого напочвенного покрова: уменьшается доля видов, соответствующих слабокислым и нейтральным почвам, обогащенным азотом. Наземная биомасса травяного яруса в первые два-три года после прекращения кошения резко возрастает, но дальше снижается, причем раньше, чем формируется древостой.
• В ходе восстановления терминальной растительности по сенокосным и пастбищным лугам происходит увеличение актуальной кислотности, наиболее отчетливо выраженное в верхней части профиля и адекватно отражаемое видами живого напочвенного покрова. Более четкий тренд выявлен для почв, сформированных на легких почвах.
• Содержание и запасы органического углерода в почве сенокосного луга, где в последние 20 лет сенокос сочетался с выпасом скота, довольно высоки (3,5—4,5% и 120 т/га соответственно) по сравнению с почвами сенокосов без предварительного выпаса. Помимо дополнительного поступления органического вещества с навозом, баланс органического углерода в таких условиях долго поддерживался сорно-рудеральным высокотравьем с высокой биомассой.
• В верхней части профиля выявлен четкий тренд уменьшения содержания и запасов органического углерода в течение сукцессии для зарастающего сенокоса, который в прошлом был пастбищем, в отличие от почвы просто сенокосного луга. Многолетний выпас скота замедляет постаг-рогенную динамику органического вещества почвы суходольного луга, а именно ее переход к исходному состоянию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артемьева З.С., Рыжова И.М., Силёва Т.М., Ерохова А.А. Стабилизация органического углерода в микроагрегатах дерново-подзолистых почв в зависимости от характера землепользования // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2013. № 3.
2. Болысов С.И., Фузеина Ю.Н. Физико-географические условия Костромского Заволжья. Геолого-гео-
морфологическое устройство // Костромское Заволжье: природа и человек. М., 2001.
3. Владыченский А.С., Телеснина В.М. Сравнительная характеристика постагрогенных почв южной тайги в разных литологических условиях // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 4.
4. Караваева Н.А. Агрогенные почвы: условия среды, процессы, свойства // Почвоведение. 2005. № 12.
5. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.
6. Курманская А.В. Изменение фитомассы растительных сообществ при пастбищном и сенокосном использовании // Вопросы сельского хозяйства (Международ. сб. науч. тр.). Калининград, 2004.
7. Литвинович А.В., Плылова И.А. Изменение кислотно-основных свойств дерново-подзолистой суглинистой почвы в процессе постагрогенной эволюции // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. СПб., 2009.
8. Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А. и др. Динамика сельскохозяйственных земель России в ХХ веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М., 2010.
9. Матинян Н.Н., Бахматова К.А., Алексеев С.С. Постагрогенная трансформация почв, сформированных на контрастных по гранулометрическому составу породах // Гумус и почвообразование. СПб, 2007.
10. Огуреева Г.Н. Ботанико-географическое районирование СССР. М., 1991.
11. Пестряков В.К. Гумусовый профиль пахотных дерново-подзолистых почв // Роль органического вещества в формировании почв и их плодородия. М., 1990.
12. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н. и др. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956.
13. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Изменение запасов углерода в постагрогенных экосистемах в результате естественного восстановления лесов в Костромской области // Лесоведение. 2015. № 4.
14. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова Н.А. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы // Почвоведение. 2004. № 11.
15. Сорокина О.А. Диагностические показатели почвообразования в серых почвах залежей, зарастающих сосновым лесом (Среднее Приангарье) // Почвоведение. 2010. № 8.
16.Kalinina O., Chertov O., Dolgikh A.V. et al. Self-restoration of postagrogenic Albeluvisols: Soil development, carbon stocks and dynamics of carbon pools // Geoderma. 2013. Vol. 207—208.
17. Kalinina O., Goryachkin S.V., Lyuri D.I., Giani L. Post-agrogenic development of vegetation, soils, and carbon stocks under self-restoration in different climatic zones of European Russia // Catena. 2015. Vol. 129.
18. Kampfl., Holzel N, Storrle M. et al. Potential of temperate agricultural soils for carbon sequestration: A me-ta-analysis of land-use effects // Sci. Total Environ. 2016. Vol. 566—567.
19. Kechaikina I.O., Ryumin A.G., Chukov S.N. Postagrogenic transformation of organic matter in soddy-pod-zolic soils // Euras. Soil Sci. 2011. Vol. 44, N 10.
20. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. Assessment and prediction of changes in the reserves of organic carbon in abandoned soils of European Russia in 1990—2020 // Euras. Soil Sci. 2008. Vol.41, N 13.
21. Kurganova I., Merino A., Lopes de Gerenyu V. et al. Climate dependent mechanisms of carbon sequestration and stabilization by restoration of arable soils after abandonment // Geoderma. 2019. Vol. 354.
22. Landolt E. Okologische Zeigerwerts zur Sweizer Flora. Zurich, 1977. H. 64.
23. Ovsepyan L., Kurganova I., Lopes de Gerenyu V. et al. Changes in the Fractional Composition of Organic Matter in the Soils of the Forest—Steppe Zone during Their Postagrogenic Evolution // Euras. Soil Sci. 2020. Vol.53, N 1.
24. Post W.M., Kwon K.C. Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential // Global change biol. 2000. Vol. 6.
25. Ryzhova I.M., Telesnina V.M., Sitnikova A.A. Dynamic of soil properties and carbon stock structure in po-stagrogenic ecosystems of Southern taiga during natural reforestation// Euras. Soil Sci. 2020. Vol. 53, N 2.
26. Spohn M., Novak T.J., Incze J., Giani L. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment — A chronosequence study // Plant and soil. 2016. Vol. 401, N 1—2.
27. Telesnina V.M., Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O. et al. Dynamics of soil properties and plant composition during postagrogenic evolution in different biocli-matic zones // Euras. Soil Sci. 2017. Vol. 50, N 12.
28. Telesnina V.M., Zhukov M.A. The Influence of Agricultural Land Use on the Dynamics of Biological Cycling and Soil Properties in the Course of Postagrogenic Succession (Kostroma Oblast) // Euras. Soil Sci. 2019. Vol. 52, N 9.
29. Vesterdal L., Ritter E., Gundersen P. Change in soil organic carbon following afforestation of former arable land // Forest Ecol. Manag. 2002. Vol. 169, N 1—2.
30. Vladychenskii A.S., Telesnina V.M., Rumyantse-va K.A., Chalaya T.A. Organic Matter and Biological Activity of Postagrogenic Soils in the Southern Taiga Using the Example of Kostroma Oblast // Euras. Soil Sci. 2013. Vol. 46, N 5.
Поступила в редакцию 22.12.2020 После доработки 25.12.2020 Принята к публикации 27.12.2020
SOIL FEATURES DYNAMIC IN CONNECTION WITH VEGETATION DUE TO NATURAL POST-AGROGENIC HAYFIELDS OVERGROWING (KOSTROMA REGION)
V.M. Telesnina
In south taiga, as the former hayfields overgrow, the biomass of herbaceous layer decreases even before the formation of a closed tree stand. In the topsoil, increase of actual
acidity was observed, which was adequately reflected by the species of living ground cover; a more distinct trend was revealed for light soils. The content and reserves of organic carbon in the soil of the hay meadow, where the mowing was preceded by perennial grazing, is rather high in comparison with the soils of hayfields without prior grazing. In general, after grass mowing stop, the content and reserves of organic carbon in topsoil decrease. Long-term cattle grazing slows down the postagrogenic dynamics of organic matter in meadow soils.
Key words: postagrogenic soils, succession, southern taiga, hayfields.
Сведения об авторе
Телеснина Валерия Михайловна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail:vtelesnina@mail.ru.
