Водорастворимые компоненты органического вещества лесных подстилок в подзолистых почвах хронологического ряда вырубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

С использованием методов высокотемпературного каталитического окисления (анализатор общего углерода ТОС VCPH), газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии изучен состав водных вытяжек из лесных подстилок почвы коренного ельника чернично-зеленомошного (ПП-1) и послерубочных лиственно-хвойных сообществ 12 (ПП-2) и 43 лет (ПП-3) (подзона средней тайги, Республика Коми). Лесные подстилки на участках ПП-1 и ПП-2 сходны по составу, представлены хвойным опадом и продуктами деструкции мхов. Для них отмечены близкие значения рН водных вытяжек, содержания азота общего (Nобщ) и углерода водорастворимых соединений (СВОС). На участке ПП-3 лесная подстилка представлена листовым опадом березы и осины разной стадии разложения, что нашло отражение в увеличении содержания общего углерода, Nобщ, СВОС и уменьшении кислотности. Комплекс идентифицированных ВОС представлен 25 соединениями: 12 карбоновых кислот, 9 углеводов, 4 спирта. Основной вклад в их состав вносят углеводы (гексозы). В коренном ельнике (ПП-1) прослеживается тенденция снижения в направлении от верхней части (О1) подстилки к нижней (О3) доли кислот и спиртов, при возрастании доли сахаров. В лесных подстилках почв вырубок (ПП-2, ПП-3) отмечено возрастание доли спиртов (особенно в подгоризонте О2) и снижение доли сахаров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Н. Бондаренко

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: BondNikropolNik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5609-3283
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. М. Лаптева

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. В. Кызъюрова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Е. М. Перминова

Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: BondNikropolNik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8650-2524
Россия, ул. Коммунистическая, 28, Сыктывкар, 167982

Список литературы

  1. Абакумов Е.В. Накопление и трансформация органического вещества на разновозрастных отвалах песчаного карьера // Почвоведение. 2008. № 8. С. 955–963.
  2. Атлас почв Республики Коми / Под ред. Добровольского Г.В. и др. Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, 2010. 355 с.
  3. Богатырев Л.Г., Смагин А.В., Акишина М.М., Витязев В.Г. Географические аспекты функционирования лесных подстилок // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2013. № 1. С. 30–36.
  4. Ваганов Е.А., Порфирьев Б.Н., Широв А.А., Колпаков А.Ю., Пыжев А.И. Оценка вклада российских лесов в снижение рисков климатических изменений // Экономика региона. 2021. Т. 17. Вып. 4. С. 1096–1109. https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2021-4-4
  5. Ведрова Э.Ф., Мухортова Л.В., Метелева М.К. Трансформация органического вещества подстилки в лесных культурах // Лесоведение. 2018. № 1. С. 24–36. https://doi.org/10.7868/S0024114818010023
  6. Виноградова Ю.А., Лаптева Е.М., Перминова Е.М., Анисимов С.С., Новаковский А.Б. Микробные сообщества подзолистых почв на вырубках среднетаежных еловых лесов // Известия Самарского НЦ РАН. 2014. № 5. С. 74–80.
  7. Государственный доклад “О состоянии окружающей среды Республики Коми в 2022 году”. Сыктывкар: Минприроды Республики Коми, 2023. 163 с.
  8. Дубровина И.А., Мошкина Е.В., Туюнен А.В., Геникова Н.В., Карпечко А.Ю., Медведева М.В. Динамика свойств почв и экономические запасы углерода при различных типах землепользования (средняя тайга Карелии) // Почвоведение. 2022. № 9. С. 1112–1125. https://doi.org/10.31857/S0032180X22090052
  9. Дымов А.А. Влияние сплошных рубок в бореальных лесах России на почвы (обзор) // Почвоведение. 2017. № 7. С. 787–798. https://doi.org/10.7868/S0032180X17070024
  10. Дымов А.А., Бобкова К.С., Тужилкина В.В., Ракина Д.А. Растительный опад в коренном ельнике и лиственно-хвойных насаждениях // Лесной журнал. 2012. № 3. С. 7–18.
  11. Дымов А.А., Милановский Е.Ю. Изменение органического вещества таежных почв в процессе естественного лесовозобновления растительности после рубок (средняя тайга Республики Коми) // Почвоведение. 2014. № 1. С. 39–47. https://doi.org/10.7868/S0032180X14010043
  12. Дымов А.А., Старцев В.В. Изменение температурного режима подзолистых почв в процессе естественного лесовозобновления после сплошнолесосечных рубок // Почвоведение. 2016. № 5. С. 599–608. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050038
  13. Иванова Е.А. Формирование и разложение древесного опада в лесных экосистемах в фоновых условиях и при аэротехногенном загрязнении // Вопросы лесной науки. 2021. Т. 4. № 3. С. 1–52. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202143-87
  14. Караванова Е.И. Водорастворимые органические вещества: фракционный состав и возможности их сорбции твердой фазой лесных почв (обзор литературы) // Почвоведение. 2013. № 8. С. 924–936. https://doi.org/10.7868/S0032180X13080042
  15. Караванова Е.И., Астайкина А.А. Свойства водорастворимых органических веществ, выделенных из почв методами центрифугирования и вакуумной фильтрации // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2022. № 1. С. 26–33.
  16. Караванова Е.И., Одинцов П.Е., Степанов А.А. Закономерности минерализации органических веществ почвенных растворов подзолистой почвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 3. С. 3–10.
  17. Карпухин А.И., Яшин И.М., Черников В.А. Формирование и миграция комплексов водорастворимых органических веществ с ионами тяжелых металлов в таежных ландшафтах Европейского Севера // Известия ТСХА. 1993. № 2. С. 107–126.
  18. Лаптева Е.М., Бондаренко Н.Н. Изменение гумусного состояния среднетаёжных подзолистых почв под влиянием сплошнолесосечных рубок // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 1. С. 34–43. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2015-1-034-043
  19. Лаптева Е.М., Втюрин Г.М., Бобкова К.С., Каверин Д.А., Дымов А.А., Симонов Г.А. Изменение почв и почвенного покрова еловых лесов после сплошнолесосечных рубок // Сибирский лесной журнал. 2015. № 5. С. 64–76. https://doi.org/10.15372/SJFS20150505
  20. Лиханова Н.В. Роль растительного опада в формировании подстилки на вырубках ельников средней тайги // Известия ВУЗов. Лесной журнал. 2014. № 3. С. 50–66.
  21. Лиханова И.А, Перминова Е.М., Шушпанникова Г.С., Железнова Г.В., Пыстина Т.Н., Холопов Ю.В. Динамика растительности после сплошнолесосечных рубок ельников черничных (среднетаежная подзона европейского северо-востока России) // Растительность России. 2021. № 40. С. 108–136. https://doi.org/10.31111/vegrus/2021.40.108
  22. Масютенко Н.П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и система его воспроизводства. М.: Россельхозакадемия, 2012. 150 с.
  23. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918–926.
  24. Осипов А.Ф., Тужилкина В.В., Дымов А.А., Бобкова К.С. Запасы фитомассы и органического углерода среднетаёжных лесов ельников при восстановлении после сплошнолесосечной рубки // Известия РАН. Сер. биологическая. 2019. № 2. С. 215–224. https://doi.org/10.1134/S0002332919020103
  25. Перминова Е.М., Бондаренко Н.Н., Щемелинина Т.Н., Лаптева Е.М. Биохимическая активность подзолистых почв на вырубках среднетаёжных еловых лесов // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 1. С. 56–66. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2023-1-056-066
  26. Перминова Е.М., Виноградова Ю.А., Щемелинина Т.Н., Лаптева Е.М. Каталазная активность подзолистых почв и ее изменение при естественном лесовосстановлении на вырубках среднетаежных лесов // Известия Самарского НЦ РАН. 2016. Т. 18. № 1. С. 27–33.
  27. Путеводитель научной почвенной экскурсии. Подзолистые суглинистые почвы разновозрастных вырубок (подзона средней тайги). Сыктывкар, 2007. 84 с.
  28. Семёнов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
  29. Соколова Т.А. Низкомолекулярные органические кислоты в почвах: источники, состав, содержание, функции в почвах (обзор) // Почвоведение. 2020. № 5. С. 559–575. https://doi.org/10.31857/s0032180x20050159
  30. Тулина А.С., Семенов В.М. Оценка чувствительности минерализуемого пула почвенного органического вещества к изменению температуры и влажности // Почвоведение. 2015. № 8. С. 952–962. https://doi.org/10.7868/S0032180X15080109
  31. Чупрова В.В., Жукова И.В. Водорастворимое органическое вещество в почвах склонового агроландшафта Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2017. № 9. С. 140–149. https://sciup.org/140224274
  32. Шамрикова Е.В. Кислотность почв таежной и тундровой зон Европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 2013. 153 с.
  33. Шамрикова Е.В., Груздев И.В., Пунегов В.В., Ванчикова Е.В., Ветошкина А.А. Качественный анализ водных вытяжек из подзолистых почв Республики Коми на содержание органических соединений хромато-масс-спектроскопическим методом // Вода: химия и экология. 2011. № 11. С. 58–63.
  34. Шамрикова Е.В., Кубик О.С., Денева С.В., Пунегов В.В. Состав водорастворимой фракции почв побережья Баренцева моря: органический углерод и азот, низкомолекулярные компоненты // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1322–1338. https://doi.org/10.1134/S0032180X19110108
  35. Яшин И.М., Атенбеков Р.А., Черноков В.А., Васенев И.И. Экологическая роль водорастворимых органических веществ в гумусообразовании и миграции в почвах таежно-лесной зоны // Известия ТСХА. 2018. № 4. С. 32–45.
  36. Chen Yong-liang, Guo Yu-qiang, Han Shi-jie, Zou Chun-Yu-mei, Cheng Guo-ling. Effect of root derived organic acids on the activation of nutrients in the rhizosphere soil // J. Forest. Res. 2002. V. 13(2). P. 115–118.
  37. Falsone G., Celi L., Caimi A., Simonov G., Bonifacio E. The effect of clear cutting on podzolisation and soil carbon dynamics in boreal forests (Middle Taiga zone, Russia) // Geoderma. 2012. V. 177-178. P. 27–38. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.01.036
  38. Gmach M.R., Cherubin M.R., Kaiser K., Cerri C.E.P. Processes that influence dissolved organic matter in the soil: a review // Scientia Agricola. 2020. V. 77. https://doi.org/10.1590/1678-992x-2018-0164
  39. Kaiser K., Kaupenjohann M., Zech W. Sorption of dissolved organic carbon in soil: effects of soil sample storage, soil-to-solution ratio, and temperature // Geoderma. 2001. V. 99. P. 317–328.
  40. Kalbitz K., Solinger S., Park J.-H., Michalzik B., Matzner E. Сontrols on the dynamics of dissolved organic matter in soils: a review // Soil Science. 2000. V. 165(4). Р. 277–304. https://doi.org/10.1097/00010694-200004000-00001
  41. McCarthy J.F. Carbon fluxes in soil: long term sequestration in deeper soil horizons // J. of Geographical Sci. 2005. V. 15(2). P. 149–154. https://doi.org/10.1007/BF02872680
  42. Merilä P., Malmivaara-Lämsä M., Spetz P., Stark S., Vierikko K., Derome J., Fritze H. Soil organic matter quality as a link between microbial community structure and vegetation composition along a successional gradient in a boreal forest // Appl. Soil Ecology. 2010. V. 46(2). P. 259–267. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2010.08.003
  43. Nave L.E., Vance E.D., Swanston C.W., Curtis P.S. Harvest impact on soil carbon storage in temperate forest // Forest Ecology Management. 2010. V. 259. P. 857–866. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.12.009
  44. Qiming L., Shijie W., Hechun P., Ziyuan O. The variation of soil organic matter in a forest-cultivation sequence traced by stable carbon isotopes // Chin. J. Geochem.. 2003. V. 22(1). P. 83–88. https://doi.org/10.1007/BF02831548
  45. Rizinjirabake F., Tenenbaum D., Pilesjo P. Data for assessment of soil water extractable and percolation water dissolved organic carbon in watersheds // Data in Brief. 2019. V. 27(1). P. 104779. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104779
  46. Scharlemann J.P., Tanner E.V., Hiederer R., Kapos V. Global soil carbon: understanding and managing the largest terrestrial carbon pool // Carbon Manage. 2014. V. 5. Р. 81–91. https://doi.org/10.4155/cmt.13.77
  47. Strobel B.W. Influence of vegetation on low-molecular-weight carboxylic acids in soil solution – a review // Geoderma. 2001. V. 99. P. 169–198. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(00)00102-6
  48. Szymanski W. Quantity and chemistry of water-extractable organic matter in surface horizons of Arctic soils under different types of tundra vegetation – A case study from the Fuglebergsletta coastal plain (SW Spitsbergen) // Geoderma. 2017. V. 305. Р. 30–39. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.05.038
  49. Uroz S., Buee M., Deveau A., Mieszkin S., Martin F. Ecology of the forest microbiome: Highlights of temperate and boreal ecosystems // Soil Biol. Biochem. 2016. V. 103. P. 471–488. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.09.006
  50. Zsolnay A. Dissolved organic matter: artefacts, definitions and functions // Geoderma. 2003. V. 113. P. 187–209. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(02)00361-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Доля углерода идентифицированных кислот в составе водорастворимых соединений кислотной природы в подгоризонтах лесных подстилок почв ельника чернично-зеленомошного (ПП-1), лиственно-елового молодняка (ПП-2) и спелого березняка разнотравного (ПП-3): 1 – 3,4-диоксибензойная кислота, 2 – 3-гидроксимасляная кислота, 3 – яблочная кислота, 4 – глицериновая кислота, 5 – 2,3,4-тригидроксибутановая кислота, 6 – галактоновая кислота, 7 – рибоновая кислота, 8 – 2-гидрокисуксусная кислота, 9 – 2-гидроксипропановая кислота, 10 – валерьяновая кислота, 11 – гексадионовая кислота, 12 – бутандионовая кислота.

Скачать (305KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Доля углерода идентифицированных углеводов в подгоризонтах лесных подстилок почв ельника чернично-зеленомошного (ПП-1), лиственно-елового молодняка (ПП-2) и спелого березняка разнотравного (ПП-3): 1 – сахароза, 2 – глюкоза, 3 – D-монопираноза, 4 – D-фруктоза, 5 – галактопираноза, 6 – D-риботураноза, 7 – D-рибофураноза, 8 – D-рибоза, 9 – арабиноза.

Скачать (312KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».