Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК В УСЛОВИЯХ ЛЕСОПАРКОВОГО ПОЯСА ПОДМОСКОВЬЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК В УСЛОВИЯХ ЛЕСОПАРКОВОГО ПОЯСА ПОДМОСКОВЬЯ"

й-гьюг

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДШЙ СЕЛЬСКОХСВЯЙСТВЕНШХ НАУК имени В.И.ЛЭМНА

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В.Докучаева.

На правах рукописи

ХЦК 631.4:630.907.2

кшышш штей вдадимирошч

ЮИШЕНИБ БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ РЕКРЕАЦИОННЫХ НАГРУЗОК В УСЛОВИЯХ ЛЕСОПАРКОВОГО ПОЯСА-ПОДМОСКОВЬЯ

Специальность 06.01.03 - почвоведение

Автореферат -диссертация на сонекаяяе ученой степени кедцидата сельскохозяйственных наук

Москва 1987

Работа выполнена в лаборатории лес »«го почввведених

ВНИИ лесоводства к мвх&ниэацмх лесного хозяйств»,

НаучкыЛ руководитель • доктор свдьскоххзяЯстеемньос кдуж,

профессор В.С.Шумаков

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.И.Савич

кандидат биологических науж В. В.Негру-Воде •

Ведущая организация . - факультет Почвоведения Московского

государственного университета ям. 11. В. Ломоносова

Защита состоится •В 1967 г. в часов

на заседании Специализированного совета К.020.25.01 при Почвенном институте ни. В.В.Докучаева.

Адрес: 109017, Г. Москва, Н-Г7, Пыжевский пер,, д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В.Докучаева.

Автореферат разослан * /8КЗ? г>

Учения секретарь Специализированного совета доктор сельскохозяйствении наук И.С.Симакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ..'

:: Актуальность проблемм. Интенсивный рост городов к городских агломераций, улучшение материального благосостояния трудящихся способствуют повшеюю рекреационной функции лесов. В результате увеличения численности отдыхаицих на единицу площади леса возникает противоречие мезду удовлетворением потребности человека в отдыхе с одной стороны и/охраной окружающей среды-о другой.

В политической докладе т. Горбачева М.С. XXVII съезду КПСС ••• отмечено, что в современных условиях остро встает задача охраны природа )г рационального использования- ее ресурсов. "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на* 1986-1990 гг. и на период до 2000 года* предусмотрено повышение эффективности мер по охралв/воспроизводству и рациональному использованию растительного н животного мира, а такие действенности государственного контроля за состоянием природной среда.

. Решение поставленных партией, и правительством задач требует всестороннего изучения • влияния рекреационных нагрузок на елеыея-ты лесных биогеоценозов к разработки^ мероприятий, - предотвращающих отрицательные последствия рекреационного воздействия.

> Одним из негатйвшх последствий интенсивного рекреационного использования лесных территорий является ухудшение вдафичесыос условий1 лес©произрастания, снижение 'плодородия почш, что оказывает большое влхше на рост я развитие древесной растительности, на процесс лесовоеетановления.' Это обусловливает необходимость . изучения биологического состояния почв рекреационных лесов, а также искать оптимальные пути сохранения к 8осстановления их естественного плодородия.

Цель рабств. Изучить влияние рекреационных нагрузок разной интенсивности на биохимические, а также некоторые физические а химические свойства дерново-подзожистнг почв песчаного и еугля-

. Я-2&1Щ;

нмстого механического составав лесопарковой поясе .Подмосковья и, используя биохимические метода, оценить степень 6Т0Г0 влияния.

. Основные задачи исследования. I..Изучить влияние рекреационных нагрузок разной интенсивности на морфологические, физические, химические свойства почвы и на лесную подстилку. 2, Дать сравнительную характеристику сезонной динамита биохимической активности почвы на участках раэнойстепени вытоптанности. 3.Выявить закономерности ^остранственной изменчмвости биохимических и некоторых других свойств дерново-подэолистыхпочв разного механичес--кого состава в лесах рекреационного наэ качения.4. Оценить степень нарушенности почв рекреационных лесов с точек зрения их биологи- , ческой ^ •..■'.'.' . , — '

Научная новизна. Установлено, что увеличение интенсивности рекреационных нагрузокприводит к снижению активности протекаю-ирос в почве биохимических процессов в сосновьсс и еловых типах ' леса лесопаркового воясаподмосковья. Выявлена характерные особенности динамики фермеатативной активностя почв ва участках . разной степенивнтоптанностн.Покаэано,что наиболывиеразличия, -s биохимической вжтивности меяду ковтролем к наруаеннющ почвами каблвдастся в киле-сентябре, наименьшие - в начале вегетационного периода. Установлено, что уведтегше рекреационных нагрузок вызывает изменение пространственной изменчивости биохимических и некоторых1 других свойств дерново-подэодистих почв. .

, Практическая значимость. Разработаны дополнительные диагностические показатели, позволяющие дать оценку биологического состояния почв рекреационных лесов. Установлено, что о степени рек« реационной дигрессии дерново-псдэолистых почв мокно судить по активности инвертазы, амилазы, уреаэы.и каталазн в верхнем 0-10 см слое, а также со интенсивности выделения COg из почв».

Подученные результата включены в отчеты комплексных научно-;

исследовательских работ» проводимых во ВНИШМе по теме 11.1.2 Гослесхоэа СССР "Разработать системы лесохозяЯственнис меропркя-, тиЗ для организации и оптимизация рекреационного лесопользования на зонально-типологической основа". . ,

Апробация работы. Результата работы доложены и обсуждены: на научно-технических конференциях аспирантов к научных сотрудников ВНИШИ в 1903-1985 гг., на IX-ой конференции молодшс ученых к специалистов института почвоведения и "фотосинтеза АН СССР /Лущило, 1904/,. на всесогокых совещаниях по вопросам гтраменэняя минеральное удобрений и других средств химии в лесном хозяйстве /Гомель, 1984; Архангельск, Х986/, на координационных совещаниях по вопроса» рекреационного лесопользования /Нянек, 1963;.Рига, 1984/. , "'. *'; .V.*'.'., • ' ■■■;.■.■:.";'

Публикации.^ теме диссертация опубликовано 7 работа * Объел диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложения'. Содержит; /^/страниц машинописного тексте, ЗУ таблиц, ' 9- рисунков. Список литературы включает наименований на русском в на иностранных языках* Приложение состоит:из таблиц, 6 рисунков. *

•, . ССДЬтНИЕ РАБОТЫ • : • • ■ ■

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ' '•; '

За последние года большинство лесных массивов вокруг городов стели местами массового отд ыха трудящихся. В настоящее время общая площадь рекреационных лесов составляет 20,5 млн га /Пронин, 1965/. А к 2000 года для цужд отдыха по подсчетам специалистов потребуется 24,3 млн. га рекреационных лесов /Герасимов к др., 1969/. В связи'« втим возникает проблема контроля за состоянием природа в местах поваленной концентрации населения я необходимость исследования изменения природных комплексов под влиянием рекреационного лесопользования. *".' ''

В лесопарковом поясе р. Цосквн, площадь»» около 70 тыс. га, примерно 25* насаждений находится в дигрессивном состоянии;/Ка-ванская, 1978/. Одним иэ основных факторов, влиящих иа состояние почвы в рекреационных: лесах является вытаптывание. Многочисленными исследованиями установлено негативное влияние высоких рекреационных нагрузокна запас,, косность я строение леской подстилки , I960; Шумаков; Аршинова, I966j Карписонова^ 1967; dettvtJWZ , » 1970; Васильева, 1973; Спиридонов, 1974," 1976; хЬ&пел et 1979/; физические свойства почвы /Зеликов, Пшоннова," 1961, 1962;,&/Й^г, IS62, 1967; Наин, 19вЬ\$)с&1ел4о , 1967; Казанская,, 1972; Васильева; 1973; Спиридонов, 1974 идр./. Появляется все больше работ, посвященных изучение химических свойств почвы в рекреационных лесах. При втом вникание исследователей акцентируется на таких показателях^как'содержание гумуса, общего азота, доступных для растений форм аэота,^фосфора, калия и т.д., /Зеликов, 1964j Рушцкая, 1970;Карпачевский и'др., 1978; Бондарь, 1982; Середин, 1982; Пастерная и др;,19ЕЗ/. У" '

Очень ватнкм-является вопрос изменения биологического состояния почвы в лесах ■ рекреационного назначения. Под действием рекреационных нагрузок уменьшается количество к изменяется качественный состав микрофлсры и ыеэофауиы /Больвакова, , 1973; Бурова, Трап идо, I97S; Грьева и др. ,1080;. Бондарь, 1982; Захаров и др., 1983; Грьева, 1983/, снижается интенсивность ввделения углекислого газа из почвы'-/Нашинский, 1963, 1973, IS75; Сокол, 1968/, интенсивность раэлокенияцеллзолозы /Шугалей, -1960; Шугал ей, Дмитри-fHKO, 1982; Бондарь, 1982; Соколов, 1983; Пастернак и др,, 1983/, ферментативная активность почва /Шугалей, 1980; Еугалей, Дхитри-енво, 1982/. Но влияние рекреационных нагрузок на интенсивность почвенно-биохимнческих процессов, на потенциальное плодородие лесных почв изучено еще недостаточно. Поэтому необходимы даль-неРлие всесторонние исследования атого важного свойства.

. Глава II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.. • . *' Исследования проведали в течение вегетационных периодов 1982-1984 гг.* на стационарных объектах, заложенных совместно с сотрудники« лаборатории лесоводства ВНИИЛК на территории лесопаркового пояса Подмосковья. Краткая характеристика объектов исследования приведена в таблице I. ,

Таблица I,' Характеристика:обт^ктов исследования

0;ь-ект Тип ' леса Состав Класс возраста Бонитет Средние Запас, 1^/га Почва'

Н,м й.см

I Ельник сложный 1С® . III I 19 18 385 Среднедериовая иелкопсдэолис-тая ср. сугл.

2 Сосняк брусничник . ДОС • * I I 17 17 / 243 " Слабодерновал поверхностно-подзолистая песчаная

3 Ельник черничник 5К ЗЕ . 1С 1оф IV- V ■ И' 24 - 24 , .277 Слабодерновая негдубокопод-з о ли с тал ср. сугл..

4 Сосняк брусничник 10С* 1Х-Х И 25 , : 34 200 Слабодерновая поверхностно-подзолистая песчаная

Объект I. Загорский лесхоз, Загорское лесничество, кв. 85," Объект 2. Загорский-лесхоз, Торгошшское лесничество, кв. 28; Объект 3. Праьдинский учлесхоа, Пушкикское лесничество. Объект 4. ШЛО "Русский лес*» Туровское лесничество,^кв. 74.

По стадия* рекреационной дигрессии участки леса выделял! согласно, схеме Р.И.Хаябекова /1980/, по степени вытоптанности почвенного покрова согласно классификации Д.О.Карпачевского /1978/. . .. . _ .-V ■ ■.■■'.■■■:.-'■.- . .

Непосредственно в природной обстановке исследовали хорологические свойства гочви в разрезах; прикопках, тралявях, опреде-

ляли нсщность я запое лесной подспшя, плотность v водопроницаемость почвы, биохимическую активность пота» с использованием-аппликационных методов: по интенсивности разложения льняной ткани /целлюлаэная активность^ желатинового слоя фотобумаги и .."■ рентгеновской пленки /протеолитмческая активность/, интенсив» кость выделения углекислого газа из ПОЧВЫ] проводили подсчет площади оголенных корней, описание наземного растительного пох-р<»®4. . , _ '

• Образца почвы для лабораторных анализов отбирали послойно через кзхдыв S cu от поверхности шшеральноймассы до глубины 30 см. В лабораторных условиях определили следуйте свойства: механический состав* гигроскопическую » полевую влажность» удельный вес твердой фази почвы» содержание гумуса,.общего азота, подвижных форм азота« фосфора.калкя, гидролитическую.кислотность, сушу обменных оснований; активность ферментов инвертазы, амилазы, уреаэы, каталазы, дегидрогеназы, протеазы. .

Образцы почвдхд биохимических анализов отбирали в 3 срока в течение эегетационного периода /ввсна, лето, осеяь/, одновре- . мекно определяя» ."далеки«" почвы я биологическую активность почвы аппликационными методами« ■ ■".

■ Полученные данние обрабатывали статкстическипо Дмитриеву /1972/, Доспехов/ /1999/« - '' ;

Глава З. ^ВМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ" И ШИЧШОИ.. СИОЯСТВ ПОЧВ . -*;

В РЕЗУЛЬТАТЕ РЕИРЕАЦКОтШ) ВОСЗДЕГ.СТЕКЯ.' . ^

. Полученные материалы подтвердили установленные предшествующими исследователями закономерности изменения физических к химических свойств почвы под влиянием вытаптывания. Рехреациондае на-, грузки негативно сказывается на физических свойствах почш. В1,5 -1,8 раз увеличивается плотность верхнего гумусового горизонта почвы, где сосредоточена;основная касса сосущих корней; сникает-

л ;r' * ■ .. ** Таблица 2#

Изменение химических свойств почвы под влиянием рекреационных * ' кахрузок/на примере объекта X/,

Стадия Глубина, см tyijjrc Азот V Гкдродит.[ £. обмен, кпслотк.} оснований Р2°Ь «У».

мг-»кв/100г ■ mt/IOOP

0- 5 3,90 0,26 9,9 10,8 3 16 4 Г?

5-10 2,74 0,16 8,5 8,2 ■ 2 17 S * II

I 10-15 1,12 0,07. ,5,3 : ; 4,8 Г . II I 6

15-20 1,13 0,06 7,6 : ,v ;; 6,4 , 0 10 3 7

20-25 0,81 0,05 * ед 7,2 0 13 4 • 7*

25-30 0,65 0,06 6,1 9,0 0 II 6 • 6

0- 5 3,22 0,22 . 11,7: 2 12 4 ß

: 5-10 " 2,06 0,11 8,3 " \ 6,6 I > ю. 4.' 7"

II 10-15. 1,07; 0,07 ■ ; 7,4 4,0 ' 0 ■ в 2 5

, 15-20 1,01 0,05 . 6,2 'V 5,6 I : 10 . 2 6

20-25 . 0,78 0,05 ; . 7,2 • 6,7 0 13'- 6 5

25-30 0,780,04 6,6 : б,з 0. , 13 7 5

. 5 2,15 0,16 6,8 . 6,7 I 9 з 7

, 5-10 0,98 0,07 6,0 -■','■ .5,0 i: 5. I 4

III 10-15 0,83 0,06 - 6,0 - 5,1 I. • 8 . I 3

16-20 0,94 0,06 5,9 • М: 0 9 2 5

20-25 0,74 0,06 • ?,0 . . ' 7,6 0 . К 3 3

25-30 0,77 0,04 6,8: ; 6,0 0 13 5 5

ея общая порозвость ш порочность «рация. Изменение плотности потоп происходит до глубины 15-20 см, в инхекекацкх слоях плотность вытоптанюх участков оочвн блока х плотности на контроле. Уплотненяе почвы приводит к нарушению водно-воздушного режима, затрудняется газообмен в системе почва-атмосфера, подавляется жизнедеятельность микроорганизмов я почвенных ферментов.

Наиболее контрастно под действием рекреации 'изменяется водопроницаемость почв. На песчаных почвах /объекты 2,4/ она снкка-ется на II стадии дигрессии в 2-3 раза, на III стадии .в 4-5 раз; на суглинистых почвах /объекты 1,3/ соответственно-в 3-4 раза к в 10-12 раз.■ -У V. v' 'У. ■ .V

Под действием вытаптывания происходят весьма существенные изменения химических свойств почвы /табл.2/. Результаты исследований свидетельствуют о снижении содержания гумуса на участках III стадии дигрессии в 1*5-2 раза во сравнению с ненаруоенными • к слабокарушенными участками. Такие происясодит обедкекие почвн общим азотом н доступными »лементами питания /табл.2/. Анализ результатов позволяет сделать вывод о существенном влиянии вытаптывания ва физические и химические свойства почвы. \

Глава 4. ВЛИЯНИЕ РЕХРБАЦЙСШК ВАШЗСК РАЗНСЙ' ИГОМСИВНОСТИ НА ЕИОЛОШЧЕСКУП шивностъ исслццуощпочв.

Болывое влияние на биохимическую активность почвы,tia обеспеченность лочвежсгг горизонтов ферматами ', на янтеясиэность протекания ферментативных реакций оказывает, биохимический состав,; мощность ж строение лесной подстилки; Исследования показали, что

■ ■ ■■*- -л ■"!, '■ Таблица 3.

Изменение мощности * запаса лесной подстилка под влиянием рекреа-ционкос нагрузок. л> ='''

р . объекта 0 стадия I стадия II стадия III ; стадия '

л Г6 а б а б & И '

I • 2,8 15,5 2,3 14,6 1,0 . 5,е

2 ■■ 1,9 ; 6,6 1,6 8,0 0,5 з,4 ■

3 2,2 10,8 2,4 11,9 1,5 8,1 . 0,8 4,8*,

4 2,6 ; 15,0 I.S 10,1 1,3 6,4 0,6 4,0

л - мощность подстилки, см ; б - эалзе подстилки, т/га

на всех объектах происходит закономерное снижение мощности и запаса подстилки с увеличением интенсивности«рекреационных натру-зок /табл.З/.Так» в сосняке-брусничнике /объект 4/ мощность подстилки снизилась, по-сравнеиию с контролем, на I стадии дигрессии в 1,5 раза; на II стадш-в 2,2 , т III - в 3,6 раза; запас под-* стилки уиеньаилоя соответственно в Х(5; 2,3 и 3,8 раза.'На пояс ность» выбитых площадках к тропах подстилка сохранилась в небольших количествах лишь в непосредственной близости « стволамде^ ревье» и в мнкропонихениях. .

. Под влиянием рехреаци'ошмх нагрузок. в результате ухудшения физических условий,1вытаптывания подстилки и назениой раститель -ноете коренным образом меняется ход и направление почвенно-биохм-мических процессов. - ' '■

Инвертаза и.амилаза оказывают.каталитическое действие на процесс разложения легкогедролизуешх углеводов, соответственно сахарозы и "крахмала. Наибольшая инвертаэная я амилазная активность, свойственна ненарушенным и слабовытоптанным участкам почвы практически во все'сроки наблюдений; Как видно из рис.1, имеет место увеличение активности инвертазы.в летне-осенний период. Летом вто связано о больлой активность» корневых систем растительного покрова к сапрофитного населения почвы.. Осенью поступающий на поверхность почвы свежий органический опад обогащает почву ферментами и стимулирует;деятельность иммобилизованных ферментов. Динамика ферментативной активности на енльновытоптанннх участках носит несголъкоияой харадтер, Так, в весенний период ферментативная активность вытоптанных участков почта максимально приближается к посладнейна контроле.;Это овязано о тем».что уплотненная почва несколькоразуплотняется за зимний период /ь основном в процессе замораживания-оттаивания/$ происходит накопление органического материала на поверхности почвы) участки почвы разной'

70 50

40

35 30

25

100 80

60

50

■40

>

30

vtr глюкозы'

* г - * '

Ч' Объев* I. » -S • v "-

S

' ■"" _ ;v Объект 2Ф .

Г* .■■■■■■.•■.■■..;

t. X > х -V'.

* * • #

: *■■ / ... . ;.. . ; ...

Объект 3.:

■ " ' ' г ■ 'v ■ ' • . - :

■

.1 —

Объект 4,; •..'

■ V ■■'■ -VII • , IX . V V« - • - К V,- Vil - ti.

• J982 р. '' 1903. Р»', : ; ISS4 г.'

Рис. I. Дива*ика иивертазкоЯ активности вл участках разной

■ ■ степени рекреационной дигрессии. . -контроль, ~~ - I стадия, стадия,. * * *III. стадия.

степеня яытоптанности. в весенний период ■ после схода снега' существенно не различаются по влахноспиЗатем, начиная с весни и. до поздней осени,почва вновь подвергается интенсивному штаяты—"; .вают,;что находит свое отражение в расхождения значения феріїен- i тативноа активности межгу участсами раэной степени нэруаенносги.'

Большое значение в превращении органических аэотосодержыцих, соединений принадлежит ферментам протеаза и уреаэе. Проведенные исследования показали,: ото ваибольаее-воздействие■ва' активность . "Чтюс фермешов ю вовх дей<^увоїих;вв«ших факторов оказали рек-рс зционние нагрузки. Во все сроки Взятияобразцов участки III стадии дигрессии обладал» в 1,5-2,5 раэаменыпейуреаэной и про- теоянтической активностье по сравнению с контролем. Ва II стадии автивность втих фврментов внла снижена по срвввени» о контролем в 1,3-1,5 pewuv/i V . '' "

.. . Окислительно-восстановительные ферменти в почвахактивно участвуют. в' разложения: ж синтезе органических веществ. Под их воздействием1 находятся процессы минерализации растительных остат-,ков.С увеличением-интенсивности рекреационных нагрузок в реэуль-татеуплотаенияпочад^ происходит; ет режима,

сникается пороэность. Это явллвтса одной из важных причин сни- ■ женив алтивности окислительно-восставовителыпо: ферментов при .вытаптывают.. •; ' ' ' i''''"1

Исследованиями ве установленодостоверногоснихекия активности дегидрогеназы цря увеличении степени нарушенное ти почвы. : В динамике деггдрогевазндя активность в больной мер« зависят от влажности почвы. -. Самая низкая ее активность - влблвдается на песчаных почвах на участках III стадии дигрессии ¡ при влажности почвы менев ІОЧ. Но. с другой стороны. вд суглинистых почвах /обмят I/ при влажности более 30S сияыювытоптанные участки почвы обладали бодыаей двгидрогеназной активностью, чем менее нарупекше. -

18 15

12

I1

б ^ 5

4 3

15 10

5 9

■7 5 3

«л 92 у- .

- : 4 -

Объект I.

/' . -V ^-'У ~У.

— : Объект '

. ■ "г У.

—Объект 3.

"Объект 4. у

v v»! ix

• ' 1982 г". ' ' '

- V V»» 1* . , V ' VII к

1983 г. * - У"1984 гЛ У

рис. 2» Динаыиха х&талаэной; активности почва на*участка* разной

степени рекреационной дигрессии,': ' " \-.""■: .,-;

—-контроль,' - - -I стадия, -'-И стадия. У*..-111 стадия,

Наименьшая активность катал азы чаще всего приходится . на начало вегетация в период наябольшегЬ увлажнения почвенного • профиля /рис.2/. Это особенно хорошо: заметно па сугдинистых"г10ч~ вах /объекты I ж Э/, где в весенний период влажность почвы достигала высотах значений - до 4W и более; . '

- С активностью почвенных iJepMervroí непосредственно связан процесс разложения высокомолекулярных органических вецеств . и - высвобождение подвижных питательных соединения* С увеличением рекреационных нагрузок: в результате снижения интенсивности ферментативных реакций впочвеетяаетсясодержаииеподвщшкхсое-динений основных питательных влемеитов /табл.2/. J .'

Определение актуальной биологической активности проводили непосредственно г в природной обстановке. Изучали интенсивность вццеленкя углекислого газа из почвы, разложения клетчатки к желатины в почве. Наиболее интенсивно" выделение углекислого газа и» почвы происходит » летний период, особенно при благоприятной для жизнедеятельности микроорганизмов влахностипочвы к высокой . температуре на пенарувенных антропогенный воздействием участмх /рис.3/ - до 8 кг/га/час на суглинистых почвах и до б кг/га/чао на песчаных." Снижение интенсивности »того процесса под влиянием рекреационных нагрузок связано о сокращение» sanaca лесной подстилки, суменьшением интенсивности микробиологических ж биохимических процессов в почве, ó ухудшением физического состояния'' > почвы при вытаптывании. Раздаете структуры почвы и уплотнение, приводит ж закупорке пор изатруднение газообмена в-системе почва-атмосфера. На минеральных тропах интенсивность выделения CQ¿ снижается до 1-2 кг/га/час. '-<,с ^

Рекреационные нагрузки также оказали существенное ахклнже на интенсивность разложения клетчатки.н желатины:« почве.'Так -на II стадии дигрессии интенсивность разложения в Х,2>2,3 раза'

-и -

«г/га/чао

6 5 . 4

5" 4

.7 6 5 . 4

5 4

3 2

Объект I»... ' > JT

.-У'

•г ' . >- -Г4» ^ ^ " * ь - • . * V W

* ■•. v ** x. vi-

- . ^ -л-"'

Объест. 2;

^ ч ; • «V-'- ••

." " Объест 3. ' .- !

* *,* ЛІГ.'*-4 ' ■'■ -'v ¡ * .

Обмхс ■/. ^

V 7 ... VII:, "її V - VIIі . IX" "vir

: 1982 г.. - . . ; ^ 1983 p..

Рше.З. Динамика выделены C0>> из почвы на участках разной ':

степени режреацилююЯдигрессии. [

-—контроль, .---I стадия, "II стадия, . .*'* *1Н стадия.

нсяш« по сравнению с жоггрохем, на III. стадии - »1,5-1,8 раза* Большое значение на биохимическую активность почв оказывает характер температурного-к водного- режимов. ;'а также фазы раз-: вития растительных сообществ. На все ®ти факторы я рехшш в данном конкретном случае накладывается актропогенмЯ фактор, а кменно рекреационные нагрузки. Ивтепсивное вытаптывание приводит; к нарушение нормального хода биохимических процессов. Рекреационные нагрузки' является одним кз важнейших вкологическмх : фанторо», контролирующих биологическувактивнооть иоследуеыих

ПОЧВ.. ,■ .... '. ' : * . : ■ . ■

■ ' Глава

. " сволсга почш в РИУЕдцкоших ласдх; г л. ^ ;: . -1

- Как показали исследования, под влиянием рекреационных наг^ рузок измeняllтcя нe тoлькo oЛoJиmlыв эвaчвшc* тoгo,нl» июгo i , свойства почвы. Изменяется такко хдрактераниэотропиости,харак-т ер изменчивости свойств почш.' Изменение свойств почвы в зависимости от степени вмтоптанностн приводит к форотфоваииюособой структура почвенного покрове,^отличавшейся от исходной природное системы. Увеличение охоцадк дорохно-трогмночной сети приводят к возрастание неоднородности таких свойств как моедость и запас лесной подстилки,1 глубина гумусового горизонта. Значительно различаются продели варьирования физических свойств почвы на участках разной степени реврсационной дигрессиш. В реэультате уничтожения подстилки и наземного растительного покрова прдыому меха-' кическому воздействие подпергаетсяверхний гуиусовиЯгоризонт почвы, ЧТО приводит к резкому увеличению его плотности, снижении ойцей порозности и порозности аЬрации; .Тлх, плотность верхнего .1 сдоя неваруленных почв; колеблется в пределах 0,С2-0,94 г/оР на объекте 3 и О,75-1,С6 г/оЯ на объекте 4..На участках .Гстздии. дигрессии линь немного * увеличивается ■ верхний продел варьирования

, - ч- " ' -- Таблнца 4*

Изнененхе СВОЙСТВ почвипод влиянием рекреационних нагрузок.

Показати» 0 стадія Істадия II стадия ІІІстадая Тропа'

X- І V X V X V X | V: XIV

Молрюсті. Ал.см 2,7 37 2,4 41 1,8 64 1,3 95 0,2 116

Запас А^,т/г& 10,8 27 11,9 26 8,1 39 4,8 84 0,6 67

Иопро«ть А|,си. 5,І І0 5,4ї і2 , 4,7 19 3,8 26 2,3 17

; ¿9,5: 7- 93,9 Є7,б 12 42,4 32 29,2 12.

66,2 . 7 66,0 7 29,7 ЗО 9,9 46 7,0 38

І4'8 7 И,9 10. и;іМЗ 5,3,44^3,4 28

Каталаза.ид 02 ІЗ,6 17 15,8 8 0,4 24 6,6; 32:' 3,7 18

^ - 7»5 10 8'2 ю 7*г 24 Ц 2,6 21"

чатки*'*"**" 45,1 12 47,3 10 38,4 18 25,2 ЗО 20,9 22-

Рамоя^жма- 6І6 • п 57і $ біб 15 417 25 291 17

Піотность,р/сЇ? °»78 II 0,82 14 0,92 16 0,99 16 1,22 6

; ' об~ьє«т 4 ; •

Нопроств Ап 3,2 ЗІ 2,5 ЗІ .ї,8 '55 ■ 1,3 83 0,5 83

Завас Ал 15,0 18 10,1 25 6,4 52 . 4,0 75 1,3 69

МоцноствАт 4,2 12 4,2 14 3,7 19 - 2,9 ЗІ 1,8 ЗІ

Иквертаза. 42,8 10 39,7 II 36,3 17 28,9 27 21,5 10

Адалаза 47,3 8 46,2 12. 38,3 15 32,2' 26 21,5 15

Уреаза 4,9' 9 ' 4,5 : '9 . 3,4 26 ' 2;9 27 . 1,9 21

КаталазА 8,4 II 9,3 12 6,3 23 5,2 * 39 3,0 . 22

Бцдеіенхе СС£ 6,0 10 5,4 12 3,9 32 3,1. 51 1,9 : 36

-ЙЙІЇЇГ* 51.3 II .49,6' II' 45,1 16 35,1 20 27,9 16

Р'аздо*.. *«*»!-. 46$ II 360 18 402 26 253 41 137 22

гкш ■ " * .

Пдотноств . ;; 0,92 10 0,94 9 1,15 II 1,34 ~ 12 1,41 " 4

Xсреднее а^кфїс.'пчесжое,-V - коаффшрівдт варивд*«, ;

Наиболее контрастно изменяется плотность почвы в пределах участков III стадии дигрессии! от 0,68 до 7,29 r/ctf* на объекте 3 и от 0,97 до 1,47 r/cif' на объекте 4. Таким образом, минимальные значения плотности почвы примерно одинаковы на участках разной . степени рекреационной дигрессии.Но, если на ненарушенных участках значения плотности почвы от 0,6 до 1,0 r/cif^ являются повсеместными /характерными для верхнего горизонта дерново-подэояис- • тых почв/, .то на участках II я III стадий дигрессия.такие значения плотности почвы выявлены только в непосредственной близости■ к стволам деревьев,;* промежутках меиду тропами и в микропонижениях. Верхние пределы варьирования плотности почвы jзначительно разнятся на участках разрой степеки штоптаняостн.' Так, если на •контроле плотное» верхнего слоя почвы яе превшает 1,00-1,06 r/erf3, то накарувенных участках на минеральных тропах плотность почвы достигает величия, 'свойственнее иллювиальным горизонтом.

По мере увеличения рекреационных нагрузок происходит раеии-* рение размаха варьирования биохимических свойств почвы. На II : стадия дигрессии /объект Э/ верхний предел' ферментативной активности почвы остается достаточно высоккм/иквертаэа-101,8 мг, уре-аза-13,1мг/. с другой стороны,: на «ой e'tawm дигрессии реэю снижены нижние пределы биохимической активности. Наибольшим варьированием биохимических свойств отличается участки III с*а-'.. дин дигрессии, на которых.значительна» площадь занимает троим.; На объекте 3 на »той стадии нижняя граница;активности.уреазы опускается до 2,2 мг, инвертаэыдо 25,2мг,югте»сивностквыд»-лекия CQg до 1,9 кг/го/час.'На обьегте 4соответсвенно - до 1,6} 19,6; 1,4; В промежутках иежду тропами сохраняится участки с т.^с-таточно высокой биохимической активность». В больвошстве скучмвI участки разной степени вытоптанности по ко»;<{ицквту вариации *, отличаются даже бодьае.чем по средним вяачения* того или иного признака. На контрольном участке /объект 3/ средняя величина

тенс'ивностм выделения СО^ составляет 7,5 кг/га/час. при коэ^и-циенте вариации 1С5£» а на участка III стадии - 4,1 кг/га/час, коэффициент вариации-Эб?'» При »том средние арифметические значения различается в 1,8 раза, • а коэффициенты вариации в 3,6 раза. В целом намечается тенденция х увеличению варьирования свойств почвы с усилением интенсивности рекреационных нагрузок. Исключе-. ние составляют водность» выбитые игровые площадки и минеральные тропы, на которых варьирование бодьвинства признаков снижается /табл.4/. ' . ' \

' . пиша 6. шшьэаващв лоио«е^

шча д т диагностики степени г^еащонной д1Грвгски. .

При проектировании схстечы лееохозяйственных, агрохгмичес- * кнх и других мероприятий для восстановления наруиещых в результате рекреационного пользования лесов необходимо оценить степень нарушенности почвенного покрош. Для «той цели существует целый , ряд показателей) плотность и твердость верхнего слоя почвы , мощность я запас подстилки к т.д. Но,используя вти показатели, трудно оценить потенциальные возможности почвы » способности -обеспечить древесную растительность необходимыми моментами питания, оценить биологическое состояние почвы в данный момент времени. Весьма перспективным является использование биохимической активности почв в качестве индикатора степени наруяекности почвенного покрова. Теоретические предпосылки для диагностики степени вытоптанное» лесных почв о локоць» биохимических методов следующие: о помощью биологических катализаторов осуществляется разложение и синтез органических соединения, что является сущностью почвообразовательного процесса} при непосредственном участки ферментов происходит мобилизация питательных елоыектов; ферментативная активность почв является сравнительно устойчивым

показателей биологической активности и определяется с высокой точносты>1 для гидролаэ-до 3-5*, для Ьксидоредуктаа-до 7-ICS /Галстян, I960/; методы определения актуальной биологической активности /аппликационные методы, интенсивность выделения СО^ из почвы/ позволяют оценить интенсивность и направление биологических процессов непосредственно в природной обстановке; изменение' биохимической активности почвы под влняриш рекреационных нагрузок является следствием целого комплекса взаимообусловленных ' гативных изменений. ■ ■ - ■■ ■.. ¡- ■ *'■ ' '

' Исследования показали, что в качестве основшас критериев степени деградации почвы при вытаптывании целесообразно использовать активность инвертазы, амилазы, уреазы и каталазы, а в качестве дополнительных - интенсивность ввделенхя CCkj м». почвы м разложения желатины в почве. Зти показатели отражают интенсивность протекания в почве многих важнейших процессов! разлокение углеводов-: главных энергетических источников, метаболизм ааотсодеркаодо ор- . ганичесхнх соединений, интенсивность окмслхтельно-восстановитель-. КЫХ процессов*..;..; ,-:.".-.■- ..V^ , ,-■..'./.

' - Достоверность различий свойств почвы на участках раэноД сте-• пепя нарушенное™ оценивали по критерию Стьвдента, причем оброка- г тывалн результат как динамических набладекий, тая ж результат изучения пространственной неоднородности почв. 8 большинстве еду-чаев не происходит достовершк изменения биохимической активности почв на участках Г стадии дигрессии по сравнен*» о контроле».' Не претерпевают значительна изменений на X стадии и другие изучен , ныв показатели. В некоторых случаях на »той стадия даже пабдвда--ется некоторая активизация биохимических процессов* На участках ¡I стадии дигрессии изученные свойства почвы претерпевает болееV .онутимме изменения. Так,, на объекте 4 достоверно /^>0,99/ снизилась, по сравнение о контролем, аггивностьинвертаэы, уреаэи, интенсивность ввделеюм C0¿ из почвы, содержанке гумуса к т.д., а

-гона объекте 3 - активность амилазы, уреазы к кат&дазы, интенсивность разложения желатины. Во всех без пскххпенвя случаях достоверно снижается биохимическая активность почвы на участках III стадия рекреационной дигрессии итропах.

■ Практическая -цеиндеть биохимических, показателей заключается .в'достоверном отражении динамики превращения веществ в почве, в объективной оценке напряженности почвенно-биохимичеекях процессов в данный момент временя* Такая оценка создает отправную базу для -другой важной проблемы; планирование и проведение мероприятий по сохранению и восстановлению естественного плодородия лесных почв« Решение втой проблемы должно осуществляться по двум направлениям:

1. разработка в цроведенве мероприятий, направленных па сяореЛшое восстановление естественного, плодородия почв, нарушекиыхреяреаци-ониым воздействием. К числу таких мероприятий ОТНОСЯТСЯ1 огоралжва-ние, внесение удобрений,: мульчирование, рыхление верхнего, наиболее уплотненного слоя почвы,или комплекс таких мероприятий;

2. проведение, мероприятий; направлению- на предупреждение чрезмерного вытаптывания, на сохранение естественного плодородия лесных ' почв. Это* благоустройство территория, создание рациональной до^ ' рожно-тропиночной сети,' прогулочных марврутов, куртинно-поляноч-них комплексон'в Т.Д»-'.

С цели выяснения влияния минеральных удобрений на биохимическую активность почв разной степени рекреационной дигрессии на объекте 2 весной 1982 г. была внесена иочевина в дозе 140 кг/га д. в. Весной,1983 г. на часть удобренной площади внесли повторную ■ дозу моЧевины. Внесение удобрения способствовало заметной активизации почвенно-биохн^йческкх процессов, повшешт радиального прироста, жизнеустойчивости и лесопатологического состояния деревьев. на участках с умеренными рекреационными нагрузками. Значительно ; повысилась ферментативная активность ненарушенных и слабонарушея-.

иг ом. азота

мг-вм. азота

иг а» азота

>

■ ' 4 3

• • V 2

V VII

■■■■ контроль

I*

• У140, ;//140 ♦ N 140

Рис. 4. Влияние удобрения на биохимическую активность почвраэной степени рекреационной дигрессии /на примере активности уреазы/. - -> I стадия, - • - * - II стадия; . III стадия*

шх вытаптыванием, удобренных почв, причем наибольшей' биологической активность» отличались участив, накоторые внесена двойная доза мочевины* Активность уреазы здесь возросла в 1,6" раза, ин-вертазы - в 1,5, амилазы - в 1,2 раза в сравненмисконтродем /рис.4/. Внесение удобрений не оказало существенного влияния на биохимическую активность сильновитоптангосс почв, что кокет быть-связано с непродуктивными потерями'азота о поверхности сильноуп^-лотненньос, лишенныхГназемной~растительности и подстилки почв.

Для пошпения эффективности вдестановительних мероприятий в рекреационных лесах целесообразно внесение удобрений в сочетания с рыхлением верхнего слое почвы и огораживанием., ^

Использование биохимических методов позволяет оценить глубину изменения биологических процессов в почве под влиянием рекреационного воздействия,' проследить за динамикой развития втих процессов, прогнозировать характер'последующих изменений при дальне Яи в и вытаптывании и проведении восстановительных мероприятий;"

Биохимическую активность достаточно определять а верхнем • Гумусовом горизонте почвы; что достоверно отражает уровень биологической активности дерново-подзолистых почв; Слезет учитывать, что в результате рекреационного воздействия1 зачаступ пару-

в алтея на вся поверхность участка почвы, а только ее часть, при »том в наибольшей степени ухудвагтея свойства почвы под, постоянна« тропами и на игровых площадках. В промежутках между тропами - х около стволов деревьев сохраняются участки почвы не нарушенные . или слабо нарушенные вытаптыванием. Реже более или менее равно- -, . мерному вытаптыванию подвергается вся поверхность исследуемого : участка.. Поэтому при проектировании восстановительных мероприятий важно учитывать характер структуры почвенного покрова рекреа-'■': ционных лесов. ■ ;

• ' шводы' ,

. I, Нерегулируемое рекреационное использование лесных площадей вызывает значительны* изменения свойств дерново-подэолистых почв как тяжелого,' так я легкого механического состава.'Резко увеличивается плотность верхнего сдоя почвы /наибольшее уплотнение "'. ндблвдается до глубины 10-15 см/, уменьшается общая пороэность и пороэвость аэрации) значительно ухудшается водопроницаемость: в 4-5 раа на песчаных почвах и в 10-12 раз на суглинистых.

; Верхше гориэонты нарушенных почв обеднены доступными для растений соединениями азота, фосфора я калия. '2. Под влиянием интенсивного вытаптывания снижается запас и мощность лесной подстилки,а также мощность гумусового горизонта исследованных поч»,что приводит к оголению корней древесных растений, затуханию почвенно-биохимяческих процессов. 3. Увеличение степени рекреационной дигрессия до II и,, особенно III стаде, приводит к резкому снижению активности ннвертазы, амилазы, ypeasti, протеазы, каталлэн /особенно в верхнем 0-10 см слое почвцС' Снижается интенсивность выделения СС^ из почвы, раа-доженяя целлюлозы к желатины. Не установлено достоверного снижение активности дегидрогеназы. ..

На I стадия дигрессия не происходит значктельных изменений биохимической активности почв в сравнении с контролем.

4. Максимальные различия ё биохимической активности почв мевду контролен и нарушенными участками наблюдаются в летний к осенний периоды, инициальные - в начале вегетационного периода,

5. Под влиянием рекреационных нагрузок изменяется не только абсолютные значения того или иного признака, ко и характер пространственной изменчивости почвы. Выявлена тенденция к увеличению варьирования биохимических и некоторых других свойств почвы с увеличением интенсивности рекреационных нагрузок, что дает право использовать коэ<£$гадавкг вариации^ качестве дополнительного показателя степени деградации лесных пото*Исключение составляют _ полностью выбитые игровые площадки и минеральные:тропы, на которых варьирование большинства изученных показателей снижается.

6. Всестороннее изучение показало, что объективную сценку биологического состояния дерново-подэояистых почв рекреационных лесов? Подмосковья, а также степени нарушенное»! почв под влиянием вытаптывания, можно дать ло ряду показателей5 активности иквертаэы, амилазы, уреази и катал азы 0-10 си слоя суглинистшгпочв и 0-5 см слоя почв легкого механического состава;!а также по интенсивности выделения углекислого газа ИЗ ПОЧВЫ. ■ '■■-.;.

По материалам диссертации"спубликоваш следующие ч

I. Ферментативная активность почвы, кахпоказатель степени рекреационной дигрессии и эффективности применения минеральных. ; удобрений в рекреационных лесах. - - В жнл Повышение вффективнос-^ ти использования минеральных удобрений в лесном хозяйстве. Гомель 1904, с. 22-23../в соавторстве е Р. И.Ханбекохшм/. л*"-,."

; 2. Влияние рекреации на дерново-лодэолистув почву ельника-, кисличника. - Лесоведение,.!^, С. 65-67.. ; •

. . 3. Дкшшкка биохимических свойств почвы на олощздях рекреационного зн1чения. В сб;1 "Научно-техническое твсрчество молсдюс .

ученга-лесному хозяйству"» ВНИИ лесовод. и мех&низ. леей, х-па. Цуокино, 1984,'о. 65-69. /Рух. дел. в ЦВКГИлесхоз 19.06 1985 В 332 лх - 84 Д/.

4. Влияние минеральных- удобрений на биологическую активность почв рекреацномшх территорий. В кн.*.Тр. II конф. молодых ученых ИПи& АН ОССР /16-18 апр. 1984 Г...Пущине/, И.,п19в5 Г.. ч. II,

с. 263-266. /Ружосаюъ деп. в ВИНИТИ/. " •

5.'Биохимическая активность как*показатель потенциального плодородия почв рекреационных лесов. /Рук. дел.. в ЦБНТИ лесхоз, 04.10.1986 г. Г 470-лх, е..74-78/.. У/ /

.6.* Эффективность применения удобрений для восстановления '. лесных биогеоценозов, нарушенных рекреационным воздействием. В кн.! Применение минеральных удобрений в лесномхозяЙстве.Архаи-гельск, 1986, о. 109-190. /В соавторстве с Р.И.ХаибекОвым/.

7. Пространственная.изменчивость свойств почвы в рекреационном лесу, - Почвоведение, 1937, №9, о. 96-100.

Подписано в печать 1*.Х.196?г. Л.58628 Закаа 704 Тирах 100 Типография 8ТП0 "Киноцентр". .