CC BY
24
УДК 581.5+631.4
Саблина О.А.1, Доезжак А.В.2
1Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) Оренбургского государственного университета, г Орск, Россия 2Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Россия E-mail: sablina_ogti@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ФИТОГЕННЫХ ПОЛЕЙ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД НА СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНЫХ ПАРКОВОЙ ЗОНЫ Г. ОРСКА
Приведены данные о влиянии фитогенных полей тополя черного (Populus nigra) и клена ясене-листного (Асег negundo) на свойства чернозема южного в парке Строителей г. Орска. Пробы почв отбирались с глубины 0-10 и 10-20 см в середине проекции кроны деревьев указанных пород и за пределами проекции кроны равномерно по всему периметру. Исследованы такие свойства черноземов как содержание гумуса, активность каталазы, рН водной вытяжки. Содержание органического вещества в почвах определяли методом мокрого озоления по И.В. Тюрину в модификации Б.А. Никитина. Активность каталазы определяли газометрическим методом. Определение рН водной вытяжки осуществляли по ГОСТ 26423-85. Достоверность различий устанавливали по t-критерию при р=0,05. Выявлено, что под кроной тополя черного содержание гумуса достоверно увеличивается в слое 0-10 см. В фитогенном поле клена ясенелистного не выявлено достоверного изменения содержание гумуса. Активность каталазы в слое почвы 0-10 см в фитогенном поле изученных древесных пород достоверно выше, чем за его пределами. Водородный показатель (рН) водной вытяжки почв - наиболее стабильный показатель из всех исследованных. В фито-генном поле деревьев рН мало изменяется по сравнению с пространством за проекцией кроны. Изученные почвы по показателю рН можно отнести к слабощелочным, что вполне типично для рассматриваемого подтипа черноземов. Таким образом, наиболее чувствительным показателем, свидетельствующим об изменении экологических условий в подкроновой зоне и тополя черного, и клена ясенелистного, оказалась активность каталазы.
Ключевые слова: активность каталазы, гумус, клен, почва, рН, тополь, фитогенное поле, чернозем.
Растительность является одним из важнейших факторов почвообразования, основным поставщиком органического вещества и регулятором микро- и мезоклимата. Изучение влияния лесных массивов на свойства сопредельных почв показало, что вследствие трансформации абиотических и биотических условий почвообразования могут изменяться биологическая активность, качественно-количественные показатели гумусного состояния, физические и физико-химические свойства почв [1], [2], [6].
В тоже время, интерес представляет и проблема влияния отдельных деревьев на экологию почв [3], [5]. В связи с этим возникает понятие «фитогенное поле» - пространство, в пределах которого среда, в том числе почвенная, приобретает новые свойства, определяемые воздействием растения [7]. Наиболее активная зона фитогенного поля находится в проекции кроны растения. В фитогенном поле может отмечаться изменение освещенности, перераспределение кроной атмосферных осадков, накопление элементов питания, выделение аллелопатических и других биологически активных соединений
[8]—[15]. На границе фитогенного поля можно ожидать изменения содержания и состава гумуса, активности почвенных ферментов, значения pH, гранулометрического состава и т. д. [3], [5], [7], [10]-[15].
В данной работе приводятся результаты изучения влияния фитогенного поля древесных пород на такие свойства черноземов как содержание гумуса, активность каталазы, рН водной вытяжки.
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось на территории парка Строителей г. Орска. Почвы - черноземы южные остаточно-луговатые слабогумуси-рованные маломощные легкосуглинистые [4]. Пробы почв отбирались в августе 2016 года под двумя наиболее часто встречающимися в исследуемом парке видами деревьев: клен ясенелистный (Acer negundo) и тополь черный (Populus nigra). Были выбраны по 5 растений каждого вида, удовлетворяющих следующим условиям: примерно одинаковый возраст и габитус, хорошо развитая крона, наличие вокруг кроны светового окна. Пробы почв отбирались
Саблина О.А., ДоезжакА.В.
Влияние фитогенных полей древесных пород...
с глубины 0-10 и 10-20 см в середине проекции кроны дерева и за пределами проекции кроны равномерно по всему периметру.
Подготовка проб почвы к химическому анализу проводилась по ГОСТ 26269-91. Содержание общего гумуса определяли методом мокрого озоления по И.В. Тюрину в модификации Б.А. Никитина. Активность каталазы определяли газометрическим методом по количеству кислорода, выделившегося в ходе реакции 3% раствора пероксида водорода с навеской почвы массой 1 г и 0,5 г карбоната кальция. Активность каталазы выражали в мл О2 на 1 г почвы за 1 мин. Определение рН водной вытяжки осуществляли по ГОСТ 26423-85. Достоверность различий в свойствах почвы в пределах фито-генного поля деревьев и за ним определяли по 1-критерию при р=0,05.
Результаты и обсуждение
Результаты изучения влияния фитогенно-го поля клена ясенелистного и тополя черного на свойства почвы в парке Строителей г. Орска приведены в таблице 1. Содержание гумуса в фитогенном поле клена несколько ниже, чем за пределами кроны, однако различия не являются достоверными. В фитогенном поле тополя черного отмечается повышение содержания гумуса, причем в слое 0-10 см с достоверной разницей. Таким образом, две исследованные породы оказывают неодинаковое действие на количественные показатели гумусного состояния почв. Это может быть обусловлено как химическим составом лиственного опада тополя
и клена, так и разными объемами накапливающейся фитомассы.
Активность каталазы сильно варьировала как в разных точках отбора проб, так и в разных почвенных слоях. Однако в общем прослеживается тенденция к увеличению данного показателя в фитогенном поле деревьев. Особенно четко выявленная закономерность проявляется в самом верхнем слое почвы, где разница в активности каталазы в проекции кроны деревьев и за ее пределами становится достоверной. По всей видимости, более высокая активность фермента под кронами объясняется благоприятным для развития почвенных микроорганизмов сочетанием освещенности, увлажнения, присутствием значительных количеств органических веществ [5].
Водородный показатель (рН) водной вытяжки - наиболее стабильный показатель из всех исследованных, он мало варьировал для почв под отдельными исследованными деревьями. В целом следует указать на то, что в фитогенном поле деревьев рН мало изменяется по сравнению с пространством за проекцией кроны. Исключение составляет только почва в слое 10-20 см под кленом - здесь разница существенна. В общем, изученные почвы по показателю рН можно отнести к слабощелочным, что вполне типично для рассматриваемого подтипа черноземов.
Выводы
1. В фитогенном поле тополя черного содержание гумуса в исследованных почвах выше,
Таблица 1 - Свойства почв парка Строителей г. Орска в фитогенных полях клена ясенелистного и тополя черного
Древесная порода Показатель Слой, см В проекции кроны За проекцией кроны ^критерий
Клен ясенелистный Содержание гумуса,% 0-10 4,11±0,27 4,21±0,33 0,23
10-20 3,32±0,28 3,62±0,16 0,93
Активность каталазы, мл О2/г-мин 0-10 3,86±0,28 3,08±0,12 2,56*
10-20 2,12±0,22 1,74±0,21 1,25
рН водной вытяжки 0-10 7,78±0,03 7,85±0,03 1,65
10-20 7,58±0,05 7,85±0,02 5,01*
Тополь черный Содержание гумуса,% 0-10 3,75±0,19 3,23±0,14 2,20*
10-20 2,47±0,14 2,21±0,15 1,27
Активность каталазы, мл О2/г-мин 0-10 2,38±0,27 1,66±0,13 2,40*
10-20 1,08±0,28 1,16±0,32 0,19
рН водной вытяжки 0-10 7,71±0,09 7,71±0,09 0
10-20 7,61±0,09 7,71±0,03 1,05
* - различия достоверны при р=0,05
Биологические науки
чем за его пределами. Для клена ясенелистного не выявлено достоверного изменения содержание гумуса под кроной.
2. Активность каталазы в слое почвы 0-10 см в фитогенном поле изученных древесных пород достоверно выше, чем за его пределами.
3. Водородный показатель (рН) водной вытяжки чернозема южного остается на уровне значений, соответствующих слабощелочной реакции, как в фитогенном поле древесных пород, так и за его пределами.
15.06.2017
Список литературы:
1. Болотов А.Г., Беховых Ю.В., Сизов Е.Г., Поскотинова О.Н. Физико-химические свойства черноземов под лиственными лесополосами // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2004. - №5 (115). - С. 56-62.
2. Верхошенцева Ю.П. Экология гумусообразования почв прилегающих к лесу территорий: Автореф. дис.... канд. биол. наук. -Оренбург, 2009. - 17 с.
3. Воробейчик Е.Л., Пищулин П.Г. Влияние отдельных деревьев на pH и содержание тяжелых металлов в лесной подстилке в условиях промышленного загрязнения // Почвоведение. - 2009. - №8. - C. 927-939.
4. Каверина С.А. Геоэкологическая оценка трансформации почвенного покрова урбанизированных территорий (на примере Орско-Новотроицкого промузла): Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. - Барнаул, 2007. - 19 с.
5. Паркина И.И. Особенности биологической активности почвы в фитогенном поле березы повислой // Вестник СамГУ. Естественно научная серия. - №7(47). - С. 148-153.
6. Русанов А.М. Бузулукский бор как фактор локальной инверсии почвенных подзон Высокого Заволжья // География и природные ресурсы. - 2007. - №4. - С. 64-68.
7. Черняева Е.В., Викторов В.П. История и современное состояние изучения фитогенных полей // Социально-экологические технологии. - 2016. - №1. - С. 89-105.
8. Buresh R. J., Tian G. Soil improvement by trees in sub-Saharan Africa // Agroforestry Systems. -V. 38. - №1-3. - Р. 51-76.
9. Cross A., Perakis S. S. Сomplementary models of tree species-soil relationships in old-growth temperate forests // Ecosystems. -2011. - Volume 14. -№2. - Р. 248-260.
10. Holzwarth F. M., Daenner M., Heiner F. Effects of beech and ash on small-scale variation of soil acidity and nutrient stocks in a mixed deciduous forest // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. - 2011. - V. 174. - №5. - P.799-808.
11. Paluch J. G., Gruba P. Effect of local species composition on topsoil properties in mixed stands with silver fir (Abies alba Mill.) // Forestry. - 2012. - V. 85. - №3. - P. 413-426.
12. Purtova L.N., Zimina M.P. Variability of physicochemical characteristics of brown forest soils within the phytogenic fields of trees (the Southern Far East) // Eurasian Soil Science. - 2007. - V. 40. - №1. - P. 26-31.
13. Rodriguez A., Duran J., Fernandez-Palacios J. M., Gallardo A. Spatial variability of soil properties under Pinus canariensis canopy in two contrasting soil textures // Plant and Soil. - 2009. - V. 322, №1-2, Р. 139-150.
14. Scheibe A., Gleixner G. Influence of litter diversity on dissolved organic matter release and soil carbon formation in a mixed beech forest // PLoS ONE. - 2014. - URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114040
15. Zinke P. J. The pattern of influence of individual forest trees on soil properties // Ecology. - 1962. - V. 43. - №1. - P. 130-133.
Сведения об авторах:
Саблина Ольга Анваровна, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и биологии факультета педагогического образования Орского гуманитарно-технологического института (филиала) Оренбургского государственного университета, кандидат биологических наук 462403, Оренбургская область, г Орск, пр-т Мира, 15а, e-mail: sablina_ogti@mail.ru
Доезжак Ангелина Викторовна, магистр химико-биологического факультета Оренбургского государственного университета 460018, г Оренбург, пр-т Победы, 13, e-mail: angelina898989@mail.ru
