Использование стандартизированных образцов для исследования процессов разложения растительных материалов в естественных и городских биогеоценозах

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Для исследования процессов разложения растительных материалов в городских лесных биогеоценозах дендрария Ботанического сада МГУ использовали методику стандартизированных образцов. Для выявления ведущих факторов разложения тестовых материалов исследование проводили в различных биогеоценозах зонального ряда: от зоны смешанных лесов (Московская область) до зоны сухих степей (Волгоградская область). Стандартизированные образцы березовой древесины, целлюлозы, чая и нативного материала (местной подстилки) закладывали на поверхность почвы (на уровне лесной подстилки или под ней), затем отбирали через разные временны́е интервалы. Исследовали динамику потери массы материалов на каждой площадке, а также зональные и локальные закономерности, связанные с различиями основных факторов разложения. Показано, что ведущие факторы разложения отличаются для разных материалов. Разложение древесины и целлюлозы контролируется преимущественно температурой и влажностью. Скорость разложения чая на начальных этапах зависит от температуры и влажности, но различается в лиственных и хвойных лесах. Скорость разложения нативных материалов не определяется климатическими факторами в исследуемом диапазоне. В Ботаническом саду МГУ наблюдается замедленное разложение древесины, соответствующее зональным лесам, расположенным в 320–440 км к югу. Нативный материал в хвойных биогеоценозах Ботанического сада, напротив, разлагается быстрее, чем в естественных биогеоценозах, что согласуется с ранее полученными данными по поступлению опада и запасам подстилок. Показана специфика использования некоторых тестовых материалов для исследования факторов и процессов разложения в биогеоценозах, испытывающих антропогенное воздействие, в частности, показана возможность использования древесины как тестового материала.

Об авторах

Ф. И. Земсков

МГУ им. М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: philzemskov@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Л. Г. Богатырев

МГУ им. М. В. Ломоносова

Email: philzemskov@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок // Почвоведение. 1990. № 3. C. 118–127.
  2. Богатырев Л.Г., Жилин Н.И., Самсонова В.П., Якушев Н.Л., Кириллова Н.П., Бенедиктова А.И., Земсков Ф.И., Карпухин М.М., Ладонин Д.В., Вартанов А.Н., Демин В.В. Многолетний мониторинг снежного покрова в условиях природных и урбанизированных ландшафтов Москвы и Подмосковья // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 2. С. 85–96.
  3. Булыгина О.Н., Веселов В.М., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. Описание массива срочных данных об основных метеорологических параметрах на станциях России. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620549. http://meteo.ru/data/163-basic-parameters#описание-массива-данных
  4. Веселов В.М., Прибыльская И.Р., Мирзеабасов О.А. Специализированные массивы для климатических исследований (интернет-ресурс). http://aisori-m.meteo.ru/
  5. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР: Учеб. пособие для студ. геогр. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1988. 328 с.
  6. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения. М.: Наука, 1978. С. 42–47.
  7. Земсков Ф.И. Детритогенез в условиях лесных биогеоценозов урбанизированных территорий. Дис. ... канд. биол. наук. М., 2021.
  8. Иванова Е.А., Лукина Н.В., Данилова М.А., Артемкина Н.А., Смирнов В.Э., Ершов В.В., Исаева Л. Г. Влияние аэротехногенного загрязнения на скорость разложения растительных остатков в сосновых лесах на северном пределе распространения // Лесоведение. 2019. № 6. С. 533–546.
  9. Карпачевский Л.О., Воронин А.Д., Дмитриев Е.А. и др. Почвенно-биогеоценотические исследования в лесных биогеоценозах. М.: Изд-во Моск. Ун-та. 1980. 160 с.
  10. Классификация и диагностика почв СССР. М.: «Колос». 1977. 221 с.
  11. Лукина Н.В., Полянская Л.М., Орлова М.А. Питательный режим почв северотаежных лесов. М.: Наука. 2008. 342 с. ISBN 978-5-02-035585-9
  12. При использовании функции линейная регрессия (ЛИНЕЙН) в Excel возвращается неверный результат // Служба поддержки Microsoft (интернет–ресурс). https://support.microsoft.com/ru-ru/topic/при-использовании-функции-линейная-регрессия-линейн-в-excel-возвращается-неверный-результат-626211cb-8ee7-aaac-aa1a-1e51f5a54e17
  13. Раппопорт А.В. Антропогенные почвы городских ботанических садов (на примере Москвы и Санкт-Петербурга). Дис. ... канд. биол. наук. М., 2004. 152 с.
  14. Регрессионный анализ (интернет–ресурс) // Вятский государственный университет. Электронные учебные курсы. Модуль 3. Теория вероятностей и математическая статистика. https://e.vyatsu.ru/pluginfile.php/462626/mod_resource/content/2/Теоретический%20материал_регрессионный%20парн.анализ.pdf (дата обращения 21.02.2024).
  15. Розанова М.С., Прокофьева Т.В., Лысак Л.В., Рахлеева А.А. Органическое вещество почв Ботанического сада МГУ им. М. В. Ломоносова на Ленинских горах // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1079–1092. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090124
  16. Руководство по комплексному мониторингу. Пер. с англ. М., 2013. С. 128–129. http://downloads.igce.ru/publications/ICP_IM_Manuals/Manual_rus_04122013.pdf
  17. Berg B., Berg M. P., Box E. et al. Litter mass loss rates in pine forests of Europe and Eastern United States: Some relationships with climate and litter quality // Biogeochemistry. 1993. V. 20. P. 127–159.
  18. Berg B., Laskowski R. Litter decomposition: a guide to carbon and nutrient turnover // Advances in Ecological Research. 2005. V. 38. P. 292–301.
  19. Bieńkowski P. Cellulose decomposition as bioenergetic indicator of soil degradation // Pol. Ecol. Stud. 1990. V. 16. P. 235–244.
  20. Bocock K.L., Gilbert O.J.W. The disappearance of leaf litter under different woodland conditions // Plant and Soil. 1957. V. 9. P. 179–185. https://doi.org/10.1007/BF01398924
  21. Bogatyrev L., Berg B., Staaf H. Leaching of plant nutrients and total phenolic substances from some foliage litters – a laboratory study // Swedish Coniferous Forest Project Barrskogslandskapets Ekologi. Technical Report 33. Department of Ecology and Environmental Research, Swedish University of Agricultural Sciences, Upsala. V. 33. 1983. P. 1–57.
  22. Cornelissen, J.H.C. An experimental comparison of leaf decomposition rates in a wide range of temperate plant species and types // J. Ecol. 1996. V. 84. P. 573–582. https://doi.org/10.2307/2261479
  23. Cornwell W.K., Cornelissen J.H.C., Amatangelo K. et al. Plant species traits are the predominant control on litter decomposition rates within biomes worldwide // Ecology Lett. 2008. V. 11. P. 1065–1071.
  24. De Silva S., Ball A.S., Indrapala D.V., Reichman S.M. Review of the interactions between vehicular emitted potentially toxic elements, roadside soils, and associated biota // Chemosphere. 2021. V. 263. P. 128135. ISSN 0045-6535. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128135
  25. Fuzhong Wu, Wanqin Yang, Jian Zhang, Renju Deng. Litter decomposition in two subalpine forests during the freeze–thaw season // Acta Oecologica. V. 36. 2010. Pp. 135–140.
  26. Gustafson F.G. Decomposition of the leaves of some forest trees under field conditions // Plant Physiology. 1943. V. 18). P. 704.
  27. Harrison A.F., Latter P.M., Walton D.W.H. (eds.). Cotton Strip Assay: An Index of Decomposition in Soils. ITE Symposium, no. 24. Grange-over-Sands, Cumbria: Institute of Terrestrial Ecology, 1988.
  28. Howard P.J.A. A critical evaluation of the cotton strip assay // Cotton strip assay: an index of decomposition in soils. 1988, Grange-over-Sands, NERC/ITE, 3442. ITE Symposium, 24.
  29. Jenny H., Gessel S.P., Bingham F.T.. Comparative study of decomposition rates of organic matter in temperate and tropical region // Soil Sci. 1949. V. 68. P. 419–432.
  30. Keuskamp J.A., Dingemans B.J.J., Lehtinen T. et al. Tea Bag Index: a novel approach to collect uniform decomposition data across ecosystems // Methods in Ecology and Evolution. 2013. V. 4. P. 1070–1075.
  31. Kriiska K., Lõhmus K., Frey J., Asi E., Kabral N., Napa Ü., Ostonen I. The Dynamics of Mass Loss and Nutrient Release of Decomposing Fine Roots, Needle Litter and Standard Substrates in Hemiboreal Coniferous Forests // Frontiers in Forests and Global Change. 2021. V. 4. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2021.686468
  32. Radea C., Arianoutsou M. Cellulose Decomposition Rates and Soil Arthropod Community in a Pinus Halepensis Mill. Forest of Greece after a Wildfire // Eur. J. Soil Biol. 2000. V. 36. P. 57–64. https://doi.org/10.1016/S1164-5563(00)01045-1
  33. Taylor B.R., Parkinso D. Does repeated wetting and drying accelerate decay of leaf litter? // Soil Biology and Biochemistry. 1988. V. 20. P. 647–656.
  34. Unger H. Der Zellulosetest, eine Methode zur Ermittlung der zellulolytischen Aktivität des Bodes in Freilandversuchen // Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenk. 1960. V. 91. P. 44–52.
  35. World Reference Base for soil resources // World soil resources reports 106. FAO UNESCO. Rome, 2014. 182 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типичные кривые разложения древесины в биогеоценозах Чашниково и Ботанического сада. (a) – Пл. 20 – смешанный лес на болотно-подзолистой почве, Чашниково (n = 32). T0 – 02.10.2016. (b) – Пл. 21 – лиственный лес на дерново–подзолистой почве, Чашниково (n = 36). T0 – 16.07.2016. (c) – Пл. 26 – тополевник, Ботанический сад (n = 25). T0 – 29.09.2016. (d) – Пл. 27 – лиственничник, Ботанический сад (n = 26). T0 – 29.09.2016.

Скачать (733KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Типичные кривые разложения чая в биогеоценозах Ботанического сада. (a) – пл. 30, грабинник БС МГУ, (b) – пл. 27, лиственничник БС МГУ. Дата закладки образцов – 29.09.2016 г. ОМ – остаток массы, %; ОМмин – средний остаток массы за период медленного разложения, %; T1/2 – период полуразложения, годы; погрешность – стандартное отклонение (σ). Экспоненциальные кривые построены исходя из наблюдаемых значений T1/2.

Скачать (417KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025