CC BY
15сельскохозяйственные науки
ПОЧВЕННО-ЗООЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ
АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Александрова Асель Биляловна
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии Института проблем
экологии и недропользования АН РТ, г.Казань Гордиенко Татьяна Александровна
научный сотрудник лаборатории биомониторинга Института проблем экологии и недропользования АН РТ,
г.Казань
Вавилов Дмитрий Николаевич
научный сотрудник лаборатории биомониторинга Института проблем экологии и недропользования АН РТ,
г.Казань
Маланин Виталий Викторович
научный сотрудник лаборатории биогеохимии Института проблем экологии и недропользования АН РТ, г.Казань SOIL-ZOOLOGICAL FEATURES OF FOREST GREY SOILS UNDER ADAPTIVE-LANDSCAPE FARMING
Alexandrova Asel, Candidate of biology, senior researcher of the Biogeochemistry laboratory, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan
Gordienko Tatiana, Researcher, Laboratory of Biomonitoring, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan
Vavilov Dmitri, Researcher, Laboratory of Biomonitoring, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan
Malanin Vitally, Researcher, Laboratory of Biogeochemistry, Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Kazan АННОТАЦИЯ
В работе приводится характеристика физических и химических свойств серых лесных почв, а также почвенной мезофауны, обитающей в различных биотопах в условиях ландшафтно-адаптивной системы земледелия. Выявлены статистически значимые различия физико-химических свойств и численности таксономических групп почвенной мезофауны по типам биотопов. Установлено увеличение видового разнообразия и численности мезопедо-бионтов в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия по сравнению с традиционной системой земледелия. ABSTRACT
The characteristics of the physico-chemical properties of forest grey soils and soil mesofauna, inhabiting different habitats in terms of adaptive-landscape farming systems were presented. Statistically significant differences in physico-chemical properties and the number of taxonomic groups of soil mesofauna in different habitat types were identified. Growth of species diversity and abundance of mesopedobionts under adaptive-landscape farming was determined.
Ключевые слова: серые лесные почвы, адаптивно-ландшафтное земледелие, почвенная мезофауна, трофическая структура, видовое разнообразие.
Keywords: gray forest soils, adaptive-landscape farming, soil mesofauna, trophic structure, species diversity.
Для достижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсного потенциала регионов РФ, приоритетным является внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия, ориентированных на производство продукции в соответствии с природными возможностями типов почв [1]. Республика Татарстан (РТ) -один из самых аграрно-освоенных регионов РФ, в котором серые лесные почвы занимают 34,7 % сельскохозяйственных угодий [9]. Изменение свойств почв, используемых в сельском хозяйстве, определяет необходимость контроля над их состоянием. Понимание процессов формирования устойчивых агроэкосистем, специфики изменчивости агроландшафтных комплексов и их динамики в
ходе антропогенной трансформации невозможно без рассмотрения свойств почв в совокупности с особенностями структуры мезопедобионтов. В связи с этим, целью работы было изучение почвенно-зоологических особенностей серых лесных почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия.
Объектами изучения были серые лесные почвы и почвообитающие беспозвоночные (мезофауна) заказника «Чулпан» Высокогорского района Республики Татарстан (55°59'-56°05' с.ш., 48°55'-49°08' в.д). Заказник представляет собой пример защиты почв от эрозии и противоэро-зионной организации территории, благодаря внедрению на его территории в 1969 году адаптивно-ландшафтной системы земледелия [14]. Площадь заказника составляет
6054,4 гектара на землях сельскохозяйственного назначения и иных категорий без изъятия у собственников и арендаторов земельных участков. Большая площадь территории занята сельхозугодиями, перемежающими лесополосами, овражно-балочными системами и лесными колками. Древесный состав лесополос представлен березой, лиственницей, сосной, елью. Лесные колки состоят из широко- и мелколиственных древесных видов растений (дуб, липа, осина, ильм, береза). До внедрения контурно-мелиоративного земледелия в почвенном покрове территории преобладали смытые серые лесные почвы. В геоморфологическом плане территория заказника представлена склоновыми формами рельефа [10].
Изучение видового разнообразия и численности основных групп почвенной мезофауны проводили в 20122013 гг. методом раскопки и ручной разборки проб почв. Образцы почв на глубину 0-20 см отбирали на месте отбора почвенной мезофауны в шести биогеоценозах (биотопах): на пашне, поле с многолетними травами, березовой, лиственничной, сосновой лесополосах, кострецово-разнотравном лугу и широколиственном лесу. В 77 почвенных образцах определяли гранулометрический состав
Биогеоценозы
1 - пашня, 2 - многолетние травы, 3 - луг, 4 - лесополосы хвойные, 5 - лесополосы лиственные; 6 - лес широколиственный Рисунок 1. Содержание ила (фракции размером <0,001 мм) и физической глины (фракции размером <0,01 мм)
в гумусовом горизонте почв заказника «Чулпан»
по ГОСТ 12536-79 [3], рН водной вытяжки по ГОСТ 2642385 [8], содержание гумуса по ГОСТ 26213-91 [6], гидролитическую кислотность (Hr) по ГОСТ 26212-91 [5], азот общий по ГОСТ 26107-84 [4], фосфор валовый по ГОСТ 2626184 [7]. Математическую обработку данных проводили с помощью стандартных пакетов программ Microsoft Ехсе1 2007 и Statistica 8.0. Оценку достоверности различий определяли по критерию Манна-Уитни, взаимосвязь между переменными - коэффициентом корреляции Спирмена.
Изучение гранулометрического состава почв заказника «Чулпан» показало, что в исследованных биогеоценозах он варьирует от среднесуглинистого до легкоглинистого (рис.1). Почвы пашни, лиственных лесополос, широколиственного леса характеризуются как тяжелосуглинистые, под многолетними травами - легкоглинистые, лугом и хвойными лесополосами - среднесуглинистые. Средне и тяжелосуглинистые почвы отличаются преобладанием фракций крупной пыли (40,5-53,2%). В глинистой почве значительную долю фракций составляет фракция ила (35,9%).
Содержание физической глины в почвах исследуемых биогеоценозов широко варьирует (21,4 - 65,6%), что связано с проявлением на склоновых формах рельефа процессов водной эрозии. Обнаружены статистически значимые различия (р<0.05) содержания физической глины в почвах пашни и под многолетними травами, лугом и хвойными лесополосами. В почвах пашни содержание илистой фракции по сравнению с почвами широколиственного леса и лиственных лесополос выше (р<0.05), что связано с проявлением смыва верхнего горизонта и включением в процессы почвообразования нижележащих, более тяжелых по гранулометрическому составу горизонтов. В почвах под многолетними травами отмечено высокое содержание физической глины (55.5%) и ила (35.9%). Поскольку поля с многолетними травами чередуются с пашней, то первые выступают как механический барьер, задерживающий тонкодисперсные частицы, перемещающиеся с потоком воды. Почвы, развивающиеся под хвойными и широколиственными лесополосами, лугом и широколиственным лесом по содержанию физической
глины попадает в диапазон, характерный для представителей неэродированных агросерых лесных почв РТ [2].
Исследование физико-химических свойств почв показало, что рН водной вытяжки почв в ряду: пашня - многолетние травы - луг - лесополосы хвойные - лесополосы лиственные - лес широколиственный смещается в сторону повышения кислотности (рис. 2).
Почвы, формирующиеся под широколиственным лесом, хвойными и лиственными лесополосами отличаются слабокислой реакцией среды, почвы пашни, под многолетними травами и лугом - близкой к нейтральной. Нейтральная или слабощелочная реакция почв пашни обусловлена их известкованием. Значения рН водной вытяжки и гидролитической кислотности (Нг) почв, развивающихся под хвойными и лиственными лесополосами, близки с таковыми широколиственного леса, что приближает их к естественным серым лесным почвам. Содержание гумуса (2.2%) в исследуемых биогеоценозах находится в пределах значений, характерных для пахотных серых лесных почв [2].
7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
Рисунок
Биогеоценозы
2. рН водной вытяжки, гидролитическая кислотность и содержание гумуса в почвах заказника «Чулпан» (условные обозначения на рис. 1)
Содержание элементов питания растений зависит от формирования почв под различными биогеоценозами. Обнаружены статистически значимые различия (р<0.05) содержания валового азота в почвах пашни и под многолетними травами, лугом, хвойными лесополосами. Самое высокое содержание азота отмечается в почвах луга, что 0,18 0,16
связано с выпасом сельскохозяйственных животных. Пониженное содержание азота отмечается в почвах хвойных лесополос, что объясняется особенностями биологического круговорота в условиях хвойных биогеоценозов [12]. Содержание валового фосфора во всех исследованных биогеоценозах характеризуется как пониженное.
Биогеоценозы
питания растений в почвах заказника «Чулпан» (условные обозначения на рис. 1)
0,14 0,12 0,10
о4
0,08 0,06 0,04 0,02 0,00
Рисунок 3. Содержание э
Изучение таксономической структуры почвенной мезофауны выявило наличие в органогенном горизонте почв представителей 6 классов, 11 отрядов, 16 семейств. Среди беспозвоночных доминировали дождевые черви (min в лесу 36.1%, max на лугу 62.5%), многоножки (min на лугу 2.1% и max в лесу 42.5%) и насекомые (17.3-33.9% соответственно в лесу и на лугу), среди которых преобладают щелкуны, жужелицы, долгоносики и двукрылые. Общая численность почвенной мезофауны по биотопам варьирует от 82.2 на пашне до 234 особей/м2 на лугу (рис. 4). В агроценозах заказника «Чулпан» (пашня, многолетние травы, лесополосы) обилие почвенных беспозвоночных высокое по сравнению с таковыми, используемыми традиционную систему земледелия [15]. Полученные нами результаты сопоставимы с естественными широко-
лиственными формациями Южной тайги Западного Пред-камья РТ [11]: средняя численность мезофауны в липняках и дубравах соответственно 110 и 108 особей/м2. Плотность населения педобионтов лугов заказника значительно выше ее средних и максимальных значений на лугах среднего уровня этой физико-географической зоны по данным кадастра почвенных беспозвоночных РТ (234 против 103 особи/м2 ).
Трофическая структура почвенных беспозвоночных представлена главным образом сапрофагами, меньше фитофагами и хищниками. Доля смешанной группы по типу питания незначительна и не превышает 4.3%. Наибольшая доля сапротрофного компонента отмечена в местообитании в большей степени подверженному антропогенному воздействию - пашне (71.4%), наименьшая
- в широколиственном лесу (38.2%). В последнем значительно возрастает роль хищников (52.4%). На многолетних травах по сравнению с пашней уменьшается доля са-профагов (57.9%) и возрастает фитофагов (17.6%). Доля хищников в сельскохозяйственных землях практически не
меняется (в многолетних травах и пашне соответственно 21.3% и 23.7%). На лугах заказника соотношение сапро-фагов, фитофагов и хищников приближается к 5:1.6:1, в хвойных лесополосах - 4:1:1, в лиственных полосах -3:1.3:1.
Биотопы
Рисунок 4. Численность доминирующих групп и всех почвенных беспозвоночных заказника «Чулпан»
(условные обозначения на рис. 1)
Обнаружена положительная корреляционная зависимость (р<0.05) обилия педобионтов от содержания в органогенном горизонте песка: насекомые (г=0.28), кивсяки (г=0.36), стафилины (г=0.43), щелкуны (г=0.3), чешуекрылые (г=0.45), долгоносики (г=0.35). Отмечена тенденция увеличения численности беспозвоночных в почвах с меньшим содержанием одной из фракций (0.01-0.005 мм) физической глины (г = -0.36) и содержанием валового фосфора (г = -0.33). Связь численности беспозвоночных с плодородием почв не обнаружена.
Заключение
Установлено высокое таксономическое разнообразие и численность мезопедобионтов серых лесных почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия по сравнению с агроценозами, основанными на традиционной системе землепользования. Выявлена значимая положительная корреляция обилия педобионтов (насекомые, кивсяки, стафилины, щелкуны, чешуекрылые, долгоносики) от содержания в органогенном горизонте песка. Отмечена тенденция увеличения численности беспозвоночных в почвах с меньшим содержанием фракций крупной пыли и содержанием валового фосфора.
В почвах пашни содержание физической глины и илистой фракции по сравнению с почвами широколиственного леса и лиственных лесополос выше, что связано с проявлением смыва верхнего горизонта и включением в процессы почвообразования нижележащих, более тяжелых по гранулометрическому составу горизонтов. В почвах под многолетними травами отмечено высокое содержание физической глины (55.5%) и ила (35.9%), что характеризует их как механический барьер, задерживающий тонкодисперсные частицы, перемещающиеся с потоком воды. Почвы, развивающиеся под хвойными и широколиственными лесополосами, лугом и широколиственным лесом по содержанию физической глины попадает в диа-
пазон, характерный для представителей неэродирован-ных агросерых лесных почв РТ. Почвы, формирующиеся под хвойными и лиственными лесополосами, характеризуются слабокислой реакцией среды, что приближает их к естественным серым лесным почвам. Почв пашни, под многолетними травами и лугом отличаются близкой к нейтральной реакцией среды. Содержание гумуса в исследуемых биогеоценозах находится в пределах его значений для пахотных серых лесных почв.
Внедрение комплекса лесо-, луго- и гидромелиоративных мероприятий в пределах агроэкосистемы способствует формированию различных условий обитания, разнообразных лесных и луговых ассоциаций, что в свою очередь обусловливает высокое биоразнообразие и численность мезопедобионтов, а также улучшение свойств почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Полученные данные вносят вклад в изучение биоразнообразия агроэкосистем.
Литература
1 Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Под ред В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. Методическое руководство. М.: ФГНУ Росин-формагротех. 2005. 784 с.
2 Валеева А.А., Александрова А.Б., Копосов Г.Ф. Серые лесные почвы Республики Татарстан // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2011. Т. 153, кн. 2. С. 239-249.
3 ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
4 ГОСТ 26107-84. Почвы. Методы определения общего азота.
5 ГОСТ 26212-91. Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО
6 ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества.
7 ГОСТ 26261-84. Почвы. Методы определения валового фосфора и валового калия.
8 ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.
9 Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2011 году. Казань: 2012. 486 с.
10 Государственный реестр ООПТ в РТ. Издание второе. Казань: Идел-Пресс, 2007. 408 с.
11 Кадастр сообществ почвообитающих беспозвоночных (мезофауна) естественных экосистем Республики Татарстан. Коллективная монография / А.К.
Жеребцов, Т.И. Артемьева, Р.М. Сабиров, Н.В. Шу-лаев и др. - Казань: Казанск. ун-т, 2014. 308с.
12 Количественные методы в почвенной зоологии / Ю.Б. Бызова, М.С. Гиляров, В. Дугнер и др. М.: Наука, 1987. 287 с.
13 Мамай А.В. Микробиологическая трансформация соединений азота и углерода в лесных почвах Средней тайги (на примере Карелии). Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М.: 2014. 24 с.
14 Пухачев А.П. Модель агроландшафтной системы земледелия для зоны Среднего Поволжья // Нива Татарстана. 2010. №1-2. С. 31.
15 Шафигуллина С.М., Гордиенко Т.А. К изучению почвенной мезофауны в контурно-мелиоративном земледелии (на примере Государственного почвенного ландшафтного заказника «Чулпан» Республики Татарстан) // Труды Казанского отделения Русского энтомологического общества. Вып.1. Казань: Экспресс-формат, 2008. С. 47-54.
ИНВЕНТАРИЗАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕНДРОФЛОРЫ НА ТЕРРИТОРИИ ШКОЛ
НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Андронова Марина Михайловна
кандидат технических наук, доцент, Вологодский институт права и экономики, Федеральной службы
исполнения наказаний, г.Вологда,
INVENTORY RESEARCHES DENDROFLORA IN THE TERRITORY OF SCHOOLS OF SETTLEMENTS OF THE VOLOGDA REGION Andronova Marina, PhD in Tecnics, Associate Professor, Vologda Institute of Law and Economics of the Federal Penal Service of Russia, Vologda
АННОТАЦИЯ
В статье представлены данные исследований зеленых насаждений пришкольных территорий. Проанализирован состав аборигенных, экстразональных и интродуцированных видов в структуре зеленых насаждений. Отмечено, что самым представительным по количеству видов является семейство Rosaceae, а по числу растений - Ulmus laevis Pall.
ABSTRACT
Data of researches of green plantings of school territories are presented in article. The structure of the native, extrazonal and introduced types in structure of green plantings is analysed. It is noted that the most representative by quantity of types is the family Rosaceae, and on number of plants - Ulmus laevis Pall.
Ключевые слова: зеленые насаждения; инвентаризация; пришкольные территории
Keywords: green plantings; inventory; school territories
Зеленые насаждения выполняют целый комплекс специальных функций, включая воспитательные и образовательные. Озеленение пришкольного участка является традиционным элементом благоустройства школы. Создавая определенные зрительные образы, зеленые насаждения формируют эстетическое мировоззрение у учащихся, развивают навыки природоохранной работы и культуры озеленения.
Целью наших исследований является изучение видового состава зеленых насаждений на территории школ населенных пунктов Вологодской области.
Исследования проводились на территориях школ г.г.Великий Устюг, Кириллов, Кадников, Грязовец, с.Верхо-важье в 2012-2014 г.г. При инвентаризации зеленых насаждений не учитывались садовые культуры школьных приусадебных участков.
Изучаемые объекты располагаются в различных природно-климатических условиях, что определяет преобладающие виды древесных и кустарниковых пород в озеленении территорий населенных пунктов.
С учетом поставленной цели исследований нами использовались основные положения следующих методических разработок: методические рекомендации по изучению лесных культур интродуцированных пород, разработанные И.И. Дроздовым и А.И. Янгутовым (1984); Правила проведения инвентаризации зеленых насаждений и паспортизации озелененных территорий [1, 2].
Дендрофлора обследованных пришкольных территорий представлена 30 видами деревьев, принадлежащими к 18 родам, 11 семействам. Кустарники составляют 22 вида, относящихся к 18 родам и 9 семействам (табл. 1). Наиболее многочисленное семейство Розоцветные (Rosaceae). Оно насчитывает 2 вида деревьев и 11 видов кустарников, объединяющих 117 растений (табл 2.).
