Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны

Ливанцова, Светлана Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны"

На правах рукописи

ЛИВАНЦОВА Светлана Юрьевна

КИСЛОТНОСТЬ И КАТИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

кандидат биологических наук наук Г.Н. Копцик

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Л.О. Карпачевский кандидат биологических наук С.Е. Иванова

Ведущая организация:

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино)

Защита состоится «

2006 г. в 15 ч 30 мин в

аудитории М-2 на заседании диссертационного совета К 501.001.04 при МГУ им. М.В. Ломоносова на факультете почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического и почвенного факультетов МГУ им. М.В. Ломоносова Автореферат разослан « » 2006 г.

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба присылать по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

Л.Г. Богатырев

434А

Актуальность работы. Кислотность и содержание обменных оснований играют решающую роль в формировании плодородия лесных почв в регионах с гумидным климатом, где преобладают природно-кислые почвы. В последние годы интерес к проблеме почвенной кислотности усилился в связи с ростом антропогенного загрязнения окружающей среды. Необходима оценка кислотности и катионообменных свойств как наиболее информативных показателей химического состояния почв, влияющих на направленность почвообразовательных процессов, устойчивость почв и поддержание разнообразия растительных сообществ.

Научная новизна Впервые на единой методической основе дана детальная характеристика кислотности и катионообменных свойств широкого ряда почв лесных экосистем таежной зоны. Впервые для территорий национальных парков изучены основные типы лесных почв и пространственное варьирование свойств почв внутри лесных экосистем, оценено их современное состояние и устойчивость к кислотным выпадениям. Охарактеризованы катионообменные свойства лесных подстилок, ранее мало исследованные. Проведен количественный анализ взаимосвязей разнообразия фитоценозов и свойств почв с применением современных многомерных статистических методов.

Цель работы - исследование кислотности и катионообменных свойств широкого ряда почв лесных экосистем в зависимости от литологического и биологического факторов и анализ роли почв в формировании разнообразия видового состава растительных сообществ. Задачи работы:

• Характеристика и сравнительный анализ кислотности и катионообменных свойств основных типов почв лесных экосистем таежной зоны, сформированных на различных почвообразующих породах под разной растительностью.

• Анализ пространственного варьирования показателей кислотности и катионообменных свойств почв внутри экосистем.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

• Оценка современного состояния и потенциальной устойчивости почв к антропогенному подкислению на основании их кислотности и катионообменных свойств.

• Выявление взаимосвязей между почвенными свойствами и разнообразием растительных сообществ.

Практическая значимость. Детальная характеристика кислотности и катионообменной способности послужит основой для дальнейшего мониторинга почв как части экологического мониторинга лесных экосистем национальных парков. Некоторые типы могут служить примером эталонных (иллювиально-железистые подзолы, подзолистые) и редких (дерново-карбонатные) почв. Полученные результаты и выводы могут быть использованы при прогнозировании эволюции почв, оценке особенностей реакции разных типов почв и экосистем в целом на антропогенную нагрузку, выборе мер для поддержания разнообразия почв и фитоценозов и сохранения структурно-функциональной организации экосистем.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на: 3, 4, 5 научно-практической конференции «Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия» (Можайск, 1999, 2000, 2001); научно-практической конференции, посвященной 25-летию Государственного природного заповедника «Пинежский» (Архангельск, 1999); научно-практической конференции «Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России» (Петрозаводск, 2000); III и IV съезде почвоведов России (Суздаль, 2000, Новосибирск, 2004); 6 международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-99» (Москва, 1999); конференции «Докучаевские молодежные чтения'99 «Почва. Экология. Общество» (Санкт-Петербург, 1999); научно-практической конференции «Особо охраняемые территории в XXI веке: цели и задачи» (Смоленск, 2002); IUFRO Division 8 Conference (Киото, Япония, 1998); 6А International conférence Acid Rain (Цукуба, Япония, 2000); Sustainable Management of Soil Organic Matter (Эдинбург, Великобритания, 1999); lOth International Soil Conservation Organization Conference (Вест-Лафайет, Индиана, США 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 работа (1 монография в соавторстве, 11 статей в соавторстве, в том числе 1 на английском языке, 9 тезисов).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Изложена на -'/df^ страницах

машинописного текста, содержит таблиц, графиков, _

диаграмм и ^ рисунков. Список литературы включает ¡¿^^названия, в том числе 24 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю старшему научному сотруднику Г.Н. Копцик за руководство при выполнении диссертационной работы. Автор благодарен сотрудникам кафедры общего почвоведения и кафедры химии почв, особенно профессору J1.A. Воробьевой за консультации, ценные советы и замечания; и сотрудникам кафедры геоботаники Биологического факультета МГУ доценту H.A. Березиной и старшему научному сотруднику М.Г. Вахрамеевой за огромную помощь в ботанических исследованиях. Автор выражает искреннюю благодарность старшему научному сотруднику Физического факультета МГУ C.B. Копцику за проведение многопараметрического анализа и помощь при статистической обработке результатов. Работа была выполнена при поддержке фондов РФФИ, «Интеграция» и Фонда по поддержанию биологического разнообразия. Автор благодарен руководству национальных парков за большую поддержку при проведении экспедиционных работ, особенно А.Д. Лобановой и Г.Л. Косенкову, сотрудникам парка «Смоленское Поозерье».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Кислотность и катионообменные свойства почв В главе рассмотрены понятия, показатели и способы оценки почвенной кислотности и катионообменных свойств почв, распространенные в России и за рубежом (Каппен, 1934; Чернов, 1949; Ремезов, 1989; Воробьева, 1995, 1998; Пинский, 1997). Приведен литературный обзор условий формирования и данных по кислотности и катионообменным свойствам для широкого ряда почв лесных экосистем таежной зоны: подзолов, подзолистых, дерно-

во-подзолистых, бурых лесных, дерново-карбонатных и дерново-подзолистых слабодифференцированных (дерновых альфегумусовых) почв (Зонн, 1954; Ремезов, 1965; Вайчис, 1975; Карпачевский, 1977, 1981; Подзолистые почвы..., 1977, 1980, 1981; Никонов, Переверзев, 1989), которые были выбраны объектами исследования в диссертационной работе. Отмечено, что разрозненность данных и различные методы анализа затрудняет сопоставимость результатов для однотипных почв таежной зоны.

В главе также дан обзор публикаций, посвященных влиянию pH, обменных катионов, имеющих кислотные (водорода и алюминия) и основные (кальция, магния и калия) свойства, на виды древесного, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов (Иванов, 1970; Ипатов и др., 1977; Карпачевский, 1977, 1981; Палавеев, Тотев, 1983; Зонн, Травлеев, 1992; Копцик и др., 1998; Кислотные осадки..., 1999).

Обсуждена необходимость системного подхода при проведении экологического мониторинга, оценки пространственного варьирования свойств почв и учета биоразнообразия лесных экосистем (Карпачевский, 1977, 1981; Добровольский, Гришина, 1985; Мотузова, 1988; Гришина и др., 1991; Добровольский, Никитин, 2000; Регуляторная роль..., 2002). Подчеркнуто, что показатели, характеризующие кислотность и катионообменные свойства почв, являются одними из наиболее информативных при проведении почвенного мониторинга. Кратко рассмотрены методы оценки устойчивости почв лесных экосистем по отношению к кислым осадкам (Гришина и др., 1991; Копцик и др., 1998; Кислотные осадки..., 1999; Соколова и др., 2001).

Глава 2. Объекты и методы исследований

Дана краткая характеристика условий почвообразования (климата, рельефа, почвообразующих пород и растительности1) и почвенного покрова территории Национального природного парка (Hi Ш) «Русский Север» (Вологодская область) и Национального парка (НП) «Смоленское Поозерье» (Смоленская область). Объектами исследования послужили

1 Геоботанические исследования были проведены H.A. Березиной и М.Г. Вахрамеевой.

почвы, расположенные в автоморфных позициях рельефа. Названия почв

даны по «Классификации почв...» (1977). Почвы НПП «Русский Север»:

• подзол иллювиально-изогумусово-железистый поверхностный песчаный на озерно-ледниковых песках под сосняком зеленомошным,

• неглубокоподзолистая легкосуглинистая на тяжелосуглинистой морене под ельником медуницево-снытево-кисличным,

• неглубокоподзолистая остаточно-карбонатная на карбонатной морене под ельником с сосной чернично-зеленомошным,

• староокультуренная дерново-неглубокоподзолистая остаточно-карбонатная легкосуглинистая на карбонатной морене под ельником с рябиной широкотравно-кисличным,

• бурая лесная остаточно-карбонатная тяжелосуглинистая на карбонатной морене под ельником грушанково-костяничным,

• дерново-карбонатная легкосуглинистая на карбонатной грубообломочной морене с подстштанием известняка под березняком с осиной снытево-гераниево-разнотравным.

Почвы НП «Смоленское Поозерье»:

• подзол иллювиально-железистый песчаный на флювиогляциальных песках под сосняком бруснично-зеленомошным,

• поверхностно-подзолистая супесчаная на покровных супесях, подстилаемых моренными отложениями, под ельником неморальным,

• слабодерново-поверхностноподзолистая легкосуглинистая на покровных суглинках, подстилаемых песками, под ельником мохово-травяным,

• среднедерново-мелкоподзолистая супесчаная на покровных супесях, подстилаемых моренными отложениями под липняком медуницевым,

• глубокодерново-мелкоподзолистая легкосуглинистая на моренных отложениях под широколиственным лесом,

• слабодерново-поверхностноподзолистая слабодифференцированная песчаная на моренных отложениях (дерновая альфегумусовая

оподзоленная по Классификации..., 1997) под березняком разнотравно-орляковы м.

Для оценки пространственного варьирования свойств почв были заложены контрольные участки размером 20*50 м2 («Русский Север») и 30*40 м2 («Смоленское Поозерье»), разбитые на квадраты 10*10 м2 (Manual for Integrated Monitoring, 1993). В центре квадратов определяли запасы подстилки на площадках 25*25 см2, мощность горизонтов, полевую влажность, отбирали образцы трех верхних горизонтов. Одновременно были проведены геоботанические описания участков.

Определяли: валовой и гранулометрический состав, рННго, pHcaci2> рНксь обменную и гидролитическую кислотность, содержание обменных катионов (Н\ Al3+, Са2+, Mg2+, К+, Na+), карбонатов, углерода органических соединений (Сорг), общего (ГЧо6щ) и аммонийного азота, подвижных фосфатов, стандартную емкость катионного обмена (ЕКОст). Анализы проводили стандартными методами (Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1986; Воробьева, 1998). Для сравнения в почвах НПП «Русский Север» определили обменную кислотность с помощью 1 М раствора NH4NO3 и общую (гидролитическую) кислотность с помощью 1 М раствора CH3COONH4 с рН 7.0 (Ogner et al, 1991).

Емкость катионного обмена эффективную (ЕКО^фф) рассчитывали как сумму обменных оснований и обменной кислотности, полную (ЕКО„) - как сумму обменных оснований и общей (или гидролитической) кислотности. Степень насыщенности основаниями (СНО) рассчитывали как долю обменных оснований от суммы обменных катионов, вытесненных с помощью растворов нейтральных солей. Большинство авторов вычисляет СНО по отношению к ЕКО„, поскольку это необходимо для расчета доз извести. Однако для отражения реального состояния ППК почв корректнее использовать ЕКОЭфф или сумму обменных катионов, определяемых в вытяжках нейтральных солей.

Обработку результатов проводили статистическими методами (Дмитриев, 1995). Разнообразие фитоценозов характеризовали тремя показателями (Уиттекер, 1980; Растительность и почвы..., 2003):

• видовое богатство — логарифм числа видов на пробной площадке И = 1о§2 (N+1) + 1, где N - число видов;

• индекс Шеннона-Уивера в = Ер* (1/р|) + рпуст1о22 (1/рпуст), где р, - вероятность встретить на площадке данный вид, рпуСТ - вероятность встретить пустое пространство;

• индекс выравненности видов - индекс Шеннона-Уивера, деленный на видовое богатство.

При вычислении индекса Шеннона-Уивера использовали проективное покрытие вида. Для анализа взаимосвязи разнообразия фитоценозов с почвенными свойствами применяли метод главных компонент (МГК) и анализ избыточности данных. Правильность выбора ведущих факторов среды также проверяли с помощью корреляционного анализа (Миркин, Розенберг, 1977; Джонгман и др., 1999).

Всего в ходе работы было проанализировано около 370 образцов почв.

Глава 3. Современное состояние почв НИН «Русский Север»

Гранулометрический состав почв суглинистый (кроме подзола) и утяжеляется при переходе от поверхностных горизонтов к породе. Результаты гранулометрического и валового анализа подтверждают дифференциацию профиля по подзолистому типу, исключением являются дерново-карбонатная и бурая лесная почвы, в которых процесс оподзоливания замедлен или отсутствует (Чижикова и др., 2000).

Содержание Сорг снижается от 45-58% в подстилке до 1.5-4.6% в верхних минеральных горизонтах и 0.1-0.4% в нижней части профиля. Дерново-карбонатная почва отличается максимальным содержанием Сорг (до 9.2%) и Мо6щ (до 0.09%) в минеральном профиле благодаря связыванию гумусовых веществ кальцием. Очень высокое отношение С/И свидетельствует о низкой обеспеченности гумуса лесных почв азотом.

Подзол, подзолистые и дерново-подзолистые почвы характеризуются кислой реакцией верхних горизонтов (рНнго 4.1-5.8; рНсас12 3.2-5.6) и рез ким увеличением рН вниз по профилю в связи с близким залеганием карбонатов (рис. 1). Подстилки (до 32 и 91 смоль/кг), а в минеральной части профиля гумусовые и иллювиальные горизонты (до 8.7 и 5.6 смоль/кг) об

НПП «Русский Север» Неглубокоподзолистая почва

НП «Смоленское Поозерье»

Подзол иллювиально-железистый

ИрН Н20 ■ рНСаС12 МрНКС!

Неглубокоподзолистая остаточно-карбонатная почва

^рНШО

■ рН СаС12

■ рНКС1

Слабодерново-поверхностноподзолистая почва

ВрНШО

■ рНСаС12

■ рН КС1

Дерново-карбонатная почва

Глубокодерново-

мелкоподзолистая почва

Рисунок 1. Кислотность почв.

ВрНШО

■ рНСаС12

■ рНКС1

ладают наибольшей обменной и гидролитической кислотностью. Бурая лесная почва отличается слабокислой и нейтральной (рНщо 5.9-7.5), а дерново-карбонатная - нейтральной и слабощелочной реакцией (рНщо 7.07.8). Количество обменных ЬГ и А13+ в составе ППК минимально.

В среднем величина рНсас\г меньше рНшо на 0.7, а рНКа - на 1.5-2 единицы рН. Обменная и гидролитическая кислотность большинства почв значительно выше при многократной обработке 1 М растворами М-ЦЫОз и СНзСООМЬЦ, чем при однократной обработке 1 М растворами КС1 и СНзСООИа за счет более полного вытеснения катионов, обладающих кислотными свойствами, (исключение составляют карбонатные почвообразующие породы).

В составе обменных оснований преобладает кальций (70-85%), на втором месте - магний (12-20%), содержание калия и натрия незначительно (0.5-1.5%). Подзолистые, дерново-подзолистые почвы и особенно подзол характеризуются невысоким содержанием и насыщенностью обменными основаниями (рис. 2), изменяющимися в зависимости от содержания органического вещества, гранулометрического и минералогического состава почв. Бурая лесная и дерново-карбонатная почвы отличаются повышенным содержанием обменных оснований (13-77 смоль(+)/кг) и почти полным насыщением ППК (91-100%).

Максимальными величинами ЕКО обладают лесные подстилки (ЕКОст 50-110 смоль(+)/кг), особенно подгоризонты гумификации. Значительное превышение ЕКОст над ЕКОэфф свидетельствует о том, что большая часть обменных позиций в органогенных горизонтах относится к рН-зависимым. Высокие величины ЕКО свойственны также обогащенным органическим веществом и илом горизонтам дерново-карбонатной, неглубокоподзолис-тых и бурой лесной почв (ЕКОст 20-42 смоль(+)/кг). Минимальными величинами ЕКОст (4-8 смоль(+)/кг) характеризуются элювиальные горизонты подзолистых и дерново-подзолистых почв и минеральный профиль подзола 2-6 (смоль(+)/кг). При переходе к почвообразующей породе ЕКО уменьшается. В минеральных горизонтах разница между ЕКОст и ЕКОэфф минимальна в связи с доминированием позиций, менее за

Неглубокоподзолистая почва

Подзол иллювиально-железистый

АЕ ■

Е ■ ■ А1+Н Е

Е/В ■ ■ Са ВП

В1' ■■ ■ Мв Ш V Вй

В1"

В2 ■■ Шэ N. ■ Ыа ВС

С ■■■ с

■ А1+Н

■ Са

■ М6

вк

■ N3

О 20 40 60 80 100 обменные катионы, смоль/кг

Неглубокоподзолистая остаточно-карбонатная почва

Сса

А1

■ А1+Н ЕВ

■ Са В1

■ Мё В2

■ К. ВО

ВО£

80 100

О 20 40 60 80 100 обменные катионы, смоль/кг

Слабодерново-поверхностноподзолистая почва

■ А1+Н

■ Са

■ Мё

ик

■ N3

обменные катионы, смоль/кг Дерново-карбонатная почва

0 20 40 60 80 100 обменные катионы, смоль/кг

О 20 40 60 80 100 обменные катионы, смоль/кг

Глубокодерново-мелкоподзолистая почва

■ А1+Н

■ Са

■ М8 ОК

■ №

I-1-1-г-1

20 40 60 80 100 обменные катионы, смоль/кг

Рисунок 2. Содержание обменных катионов в почвах.

сящих от рН, в результате снижения содержания органического вещества и преобладания в 1111К глинистых минералов. В большинстве почв ЕКОп превышает ЕКОст за счет дополнительной ионизации функциональных групп ППК при повышении рН (рис. 3).

Величины ЕКО,фф и ЕКОст, определенные с помощью нейтральных вытесняющих растворов, в наибольшей степени отражают реальную, т.е. действительную, ЕКО насыщенных основаниями почв и пород с близкой к нейтральной реакцией среды. В верхних горизонтах кислых подзолистых почв как ЕКОзфф, так и ЕКОст должны существенно превышать действительную ЕКО, если ее определять при свойственных почве значениях рН.

Корреляционный анализ подтвердил наличие взаимосвязей между свойствами почв. Тесные прямые связи выявлены между значениями рНюо, рНсастг и рНКс1 (/=0.97), рН и СНО, обменной и гидролитической кислотностью, содержанием обменного Са и ЕКО (г=0.72-0.95). Содержание органического вещества тесно взаимосвязано с рН, обменной и гидролитической кислотностью, ЕКО и содержанием обменного К. Отмечена тесная прямая связь содержания обменного Мд с количеством ила (г=0.84) и физической глины (г=0.80), обусловленная, видимо, присутствием содержащих М§ глинистых минералов в ППК. Обнаружена весьма тесная прямая связь содержания Сорг и Ыобщ (г=0.998).

Исследуемые почвы сильно различаются по характеру пространственной изменчивости свойств. Максимальная неоднородность характерна для мощности и запасов подстилки (коэффициент вариации, Кв, 18-68%) и обменной кислотности (К„ 34-48% для подстилки и 20-75% для минеральных горизонтов). Минимальным варьированием характеризуются рН благодаря логарифмическому характеру показателя (Кв не превыша ют 11-13%). Подзолистая остаточно-карбонатная почва выделяется максимальным варьированием кислотности, вероятно, в связи с механическим и биогенным нарушениями профиля с вовлечением карбонатов. Верхний минеральный горизонт почти всех почв отличается повышенной неоднородностью.

В зависимости от условий формирования и свойств лесные почвы обла

Неглубокоподзолистая почва

Слабодерново-поверхностноподзолистая почва

30 60 90 120

ЕКО, смоль/кг

120

ЕКО, смоль/кг

Рисунок 3. Емкость катионного обмена почв (ЕКОэфф, ЕКОст, ЕКОп).

дают разной устойчивостью к действию атмосферных кислотных осадков. Устойчивость почв, т.е. способность противостоять негативным процессам, определяется характером и емкостью буферных систем почвы в кислой области. В большинстве лесных почвах связывание протонов происходит в пределах карбонатной и катионообменной буферных зон, поэтому в качестве показателей устойчивости почв по отношению к кислотным выпадениям используются рН, ЕКО, СНО, содержание обменных оснований и карбонатов (Копцик и др., 1998, Соколова и др., 2001). Почвы НПП «Русский Север» подразделяются по устойчивости на: очень чувствительные - подзол ишповиально-железистый; чувствительные - подзолистые и дерново-подзолистую почвы; слабочувствительные - бурая лесная почва; устойчивые почвы — дерново-карбонатная почва.

Объектами охраны, в качестве эталонных, должны стать почвенные разности целинных или слабоизмененных участков, наиболее типичные и распространенные на территории лесной зоны, а также формирующиеся на редких для зоны почвообразующих породах (Добровольский, Никитин, 2000). На территории НПП в качестве эталонных можно выделить собст

Подстилка

Потери при прокаливании

100 у

80 -

1 60 -

40 ■

20 ■

-+-

Н-1-1-

Пиж П По-к ДП БЛ ДК

рН (Н20)

7 -£ 6 5 -4

{ ♦

-+-

Пиж П По-к ДП БЛ ДК Обменная кислотность

и 14 т *

л 12 + Ц

I 10

е 8

8 « X

и 7-1-

I I ♦

Пиж П По-к ДП ЕЛ ДК

Минеральный горизонт

Содержание углерода органических соединений

м-

-н-(-

Пиж П По-к ДП БЛ ДК

рН (Н20)

7 -•

5 -4

Пиж П По-к ДП БЛ ДК Обменная кислотность

"3 12

I ю +

6 4

2 -0

^ I ♦ I ♦ I

Пиж П По-к ДП БЛ ДК

Рисунок 4. Варьирование значений содержания органического вещества и показателей кислотности в почвах НПП «Русский Север» (среднее, среднее±двойное стандартное отклонение). П иж - подзол иллювиально-железистый, П - подзолистая, П о-к - подзолистая остаточно-карбонатная, ДП - дерново-подзолистая, БЛ - бурая лесная, ДК - дерново-карбонатная почва. 111111 - при прокаливании.

венно подзолистые и дерново-подзолистые почвы, а редких - бурые лесные и дерново-карбонатные почвы.

Глава 4. Современное состояние почв НП «Смоленское Поозерье»

Почвы отличаются легким гранулометрическим составом. Профильное изменение гранулометрического и валового состава почв определяется частым переслаиванием почвообразующих пород и преобладанием подзолообразовательного процесса. Своеобразие почв парка проявляется в меньшей напряженности подзолообразования благодаря пограничному положению между океанической и таежно-лесной биоклиматическими областями.

Подстилки характеризуются максимальным содержанием Сорг (36-43%) и М0бщ (1.2-2.2%), резко снижающимся в минеральной части профиля (Сорг от 0.7-3.2% в верхней части до 0.01-0.13% в почвообразующих породах). Отношение С/Ы очень высокое в связи с низкой обеспеченностью гумуса лесных почв азотом.

Подзолы и подзолистые почвы имеют сильнокислую и кислую, дерново-подзолистые почвы - кислую и слабокислую реакцию среды (рис. 1). Подстилки характеризуются высокой обменной (7.4-16 смоль/кг) и гидролитической (72-75 смоль/кг) кислотностью, а минеральные горизонты - низкой кислотностью в связи с обедненностью гумусом и песчаным гранулометрическим составом.

Доминирующие в почвенном покрове НП подзолистые и дерново-подзолистые почвы обладают высокими ЕКО (ЕКОст - 70-140 смоль(+)/кг) и содержанием обменных оснований (28-58 смоль(+)/кг) в подстилках и низкими (0.8-13 и 0.6-11 смоль(+)/кг соответственно) - в минеральных гори зонтах. В составе обменных оснований преобладает кальций (60-70%), содержание магния ниже (17-30%), а калия и натрия - незначительно (1.56%). СНО изменяется от 26-44% в подзолистых горизонтах до 70-99% в подстилках и почвообразующих породах (рис. 3).

Обнаружены тесные прямые связи между значениями рННго, рНСас12 и рНка (>"=0.90-0.97), содержанием Сорг и азота (г=0.93). Выявлены прямые связи между Сорг и обменной (г=0.62) и гидролитической кислотностью

Подстилка

Потери при прокаливании

140 -• 120 --^ 100 -• Ёэ 80 "

Е 60 -■

40 -20 -■ О -

\ I

Минеральный горизонт

П иж

ДП

4 -

Содержание углерода органических соединений

П иж

ДП

7 6 -5 4 3 2

рН (Н20)

П иж

дп

о.

7 -б -5 4 3 2

рН (Н20)

t 1

Пиж

ДП

Обменная кислотность

ч о 2 о

16 12 -8 -4 0

П иж

ДО

и X

"а §

2 w

о =: о s к

16 т

8 --

4 --

П иж

ДП

Рисунок 5. Варьирование значений содержания органического вещества и показателей кислотности в почвах НП «Смоленское Поозерье» (среднее, среднее±двойное стандартное отклонение). П иж - подзол иллювиально-железистый, П - слабодерново-поверхностноподзолистая, ДП -глубокодерново-мелкоподзолистая почва. 111111 - при прокаливании.

Подстилка

90 т 80

70 -60 -50 -40 -30 20 10 О

Пиж

Са

I ♦

дп

Минеральный горизонт Са

12 т

ь 10 +

о 2 о

«Г

8 6

4 -2 0

Пиж

ДП

25 т

10 --

{

Пиж

Мё

дп

V §

и 00 £

4 т

3 --

мё

Пиж

ДП

120 у

и 100 -•

с? 80 -•

2 и 60 --

Ж 40 --

§ 20 --

ЕКОэфф

I *

Пиж

ДП

=! о 2 о

■е-

•е-

16 т

12 --

ЕКОэфф

П иж

дп

Рисунок 6. Варьирование значений содержания обменного Са, М§ и К в почвах НП «Смоленское Поозерье» (среднее, среднее±двойное стандартное отклонение). П иж - подзол иллювиально-железистый, П - слабодерново-поверхностноподзолистая, ДП - глубокодерново-мелкоподзолистая почва.

(г=0.84), содержанием обменных оснований (г=0.85) и ЕКО (г=0.88-0.96). ЕКО,фф прямо связана с содержанием физической глины (г=0.76), а СНО -илистой фракции (/-=0.89).

Варьирование мощности и запасов подстилки максимальны в хвойных лесах (К, 38-71%) и минимальны - в широколиственном (Кв 33-35%). Сильное варьирование характерно также для содержания Сорг в минеральной части профиля (К„ 41-49%), подстилка отличается меньшей неоднородностью (К„ 8-15%). Варьирование значений рНщо и рНсаог незначительно (К. 2-12%), оно минимально для подзола и максимально для глубокодерно-во-мелкоподзолистой почвы (рис. 5). Обменная кислотность и содержание обменных оснований характеризуются высоким варьированием (25-40%).

Большинство почв парка отличается невысокими ЕКО, содержанием и запасами обменных оснований и поэтому относятся к очень чувствительным по отношению к кислотным выпадениям (иллювиально-железистый подзол, поверхностноподзолистая и слабодерново-поверхностноподзолис-тая почвы). Среднедерново-мелкоподзолистая, глубокодерново-мелко-подзолистая и дерновая альфегумусовая почвы занимают промежуточное положение между очень чувствительными и чувствительными. Однако подстилки, обладая повышенными рН, содержанием обменных оснований и СНО, могут иметь высокую буферную способность и играть заметную роль в обеспечении устойчивости почв.

Характерные для лесной зоны дерново-подзолистые почвы на как однородных, так и двучленных почвообразующих породах нуждаются во всестороннем изучении их генезиса, географии и экологии (Добровольский, Никитин, 2000). На территории НП в качестве эталонных можно выделить дерново-подзолистые почвы, а в качестве редких -дерновые альфегумусовые почвы. Глава 5. Взаимосвязь свойств почв и растительности

Результаты корреляционного и многопараметрического анализов свидетельствуют о тесной связи свойств почв с сопряженными растительными сообществами. Многомерное пространство показателей разнообразия видового состава фитоценозов и свойств почв представлено на рисунке

7 в координатах главных компонент (ГК). Видовое богатство, индекс Шеннона-Уивера и индекс выравненное™ видов изображены сплошными стрелками, внешние переменные (мощность горизонтов подстилки (О) и гумусо-аккумулятивного (А1), запасы подстилки, потери при прокаливании, содержание Сорг и NHt+, рНнго pHcaci2> обменная кислотность, содержание обменных алюминия и оснований, СНО) - пунктирными стрелками.

Индексы разнообразия каждого яруса лесных экосистем НПП «Русский Север» тесно связаны друг с другом, что подтверждается положительными значениями традиционных (г=0.91-0.99, для травяного - г=0.45-0.90) и аппроксимированных коэффициентов корреляции (косинус угла между стрелками) между ними. Вклады всех ярусов растительности в первую ГК приблизительно одинаковы; вторая ГК определяется преимущественно древесным ярусом (69%).

Индексы разнообразия древесного яруса тесно связаны с содержанием обменных Са (рис. 7, г=0.55-0.89), К (г=0.56-0.80), СНО (г=0.40-0.86) и рН (г=0.67-0.73) верхних горизонтов. Индексы разнообразия кустарникового яруса прямо связаны с содержанием азота (рис. 7, г=0.73-0.84) и мощностью А1 (г=0.7) и обратно - с мощностью и запасами подстилки. Видовое богатство травяно-кустарничкового яруса связано с рН подстилки, мощностью гумусового горизонта и содержанием в них обменных Са и К, а индекс Шеннона-Уивера и индекс выравненное™ более тесно связаны с содержанием азота и обменного магния (рис. 7). Видовое богатство и разнообразие мхов прямо связано с мощностью и запасами подстилки и обменной кислотностью и обратно - с мощностью гумусового горизонта и рН.

Индексы разнообразия видов древесного, кустарникового, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов лесных экосистем НП «Смоленское Поозерье» на ординационной диаграмме четко разделены и независимы друг от друга. Первая ГК определяется всеми ярусами почти в равной степени, во второй ГК преобладает вклад кустарникового и лишайникового ярусов.

При увеличении значений рН и количества обменных оснований в поч

Н1111 «Русский Север»

-0.2

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 па

НП «Смоленское Поозерье»

осн.м Обм.осн.0

-0.1

-0.2

Рисунок 7. Ординационная диаграмма показателей разнообразия растительности (сплошные стрелки) и свойств почв (пунктирные стрелки). Др (Д) - древесный, П - подрост, Ку (К) - кустарниковый, ТК (К) -травяно-кустарничковый, Мх (М) - моховой, Л - лишайниковый ярусы; б -видовое богатство, ш - индекс Шенона-Уивера, в - индекс выравненное™ видов; Запасы - запасы подстилки, Мощн - мощность горизонта, рН -рНСас12, Са - содержание обменного кальция, - содержание обменного магния, Обм.осн. - сумма обменных оснований, АО (О) - подстилка, М1 -верхний минеральный горизонт.

вах возрастают индексы разнообразия видов древесного и травяно-кустар-ничкового ярусов (рис. 7). При этом снижается разнообразие видов мохового яруса, в свою очередь, прямо связанное с запасами подстилки. Видовое разнообразие подроста обусловлено, вероятно, целым комплексом факторов, включающих как химические свойства почв, так и фитоценоти-ческие условия. Кислотность, катионообменные свойства почв и наличие элементов минерального питания мало влияют на разнообразие лишайников, обладающих атмосферной стратегией питания.

Таким образом, ординация индексов разнообразия видового состава лесных фитоценозов тесно связана с рН почв, обменной кислотностью, содержанием обменных оснований и мощностью гумусового горизонта, подтверждая, что кислотность и катионообменные свойства почв в значительной степени определяют видовое разнообразие, с одной стороны, и зависят от него, с другой стороны.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено, что в почвенном покрове НПП «Русский Север» преобладают кислые и слабокислые ненасыщенные подзолистые и дерново-подзолистые почвы на моренных суглинках под травяными елово-мелколиственными и мелколиственными лесами. В зависимости от глубины залегания карбонатов и стадии процесса почвообразования в почвенном покрове выделяются нейтральные насыщенные основаниями дерново-карбонатные почвы и слабокислые буроземы. Широкое распространение карбонатных пород вызывает контрастное изменение кислотности и катионообменных свойств по профилю почв.

2. Установлено, что в почвенном покрове НП «Смоленское Поозерье» доминируют кислые бедные обменными основаниями дерново-подзолистые и подзолистые почвы разной степени оподзоленности легкого гранулометрического состава, развитые под хвойными, хвойно-лиственными и лиственными лесами на покровных и моренных суглинках, флювиогляциальных супесях и песках, различных двучленных породах. Наряду с сильнокислыми подзолами на песках и супесях под сосновыми и сосново-березовыми лесами формируются своеобразные слабо

дифференцированные почвы, лишенные подзолистого горизонта, -дерновые альфегумусовые почвы, обладающие слабокислой и близкой к нейтральной реакцией.

3. Выявлена высокая меж- и внутриэкосистемная изменчивость кислотности и катионообменных свойств почв лесных экосистем, обусловленная разнообразием почвообразующих пород и растительности конечной зоны валдайского оледенения.

4. Установлено, что по строению и химическим свойствам исследуемые подзолы, подзолистые, подзолистые остаточно-карбонатные и дерново-подзолистые почвы могут служить эталонами соответствующих разностей среднерусской провинции умеренно холодных длительно промерзающих почв. Дерново-карбонатные почвы на карбонатной морене с подстиланием известняка относятся к редким почвам и нуждаются в особой охране.

5. Подтверждена целесообразность использования кислотности и содержания обменных оснований при проведении экологического мониторинга лесных экосистем фоновых территорий таежной зоны.

6. На основании изученных показателей кислотности и катионообменных свойств установлено, что устойчивость почв к подкислению возрастает в ряду: подзолы - подзолистые - дерново-подзолистые - бурые лесные - дерново-карбонатные почвы.

7. Доказано, что показатели разнообразия фитоценозов тесно связано с кислотностью и катионообменными свойствами почв, особенно с содержанием обменных оснований и реакцией среды, а также мощностью и запасами подстилки, мощностью гумусового горизонта..

8. Показано, что древесный и травяно-кустарничковый ярусы чутко реагируют на рост кислотности и снижение содержания элементов питания. Наиболее чувствительны к подкислению неморальные виды травяно-кустарничкового яруса (зеленчук, копытень, печеночница, медуница). Видовое разнообразие подроста и подлеска определяется, по-видимому, сложным комплексом факторов, включающих как свойства экотопа, так и фитоценотические условия. Моховой ярус не требователен к

условиям произрастания и наиболее развит на кислых почвах с мощной

подстилкой под ельниками.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Koptsik G., Zhuravleva М., Livantsova S. 1998. Soil Diversity as a Base of Biodiversity in Boreal Forest Ecosystems. Environmental Forest Science. Extended Abstract Volume of IUFRO Division 8 Conference Proceedings. 19-23 October 1998. Kyoto, Japan. P. 59-60.

2. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Анализ почвенного покрова национального парка «Русский Север» для почвенно-экологического мониторинга // Материалы третьей научно-практической конференции «Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия». Сб. статей. М. 1999. С. 119-128.

3. Koptsik G., Koptsik S., Livantsova S. Assessment of Soil Quality for Biodiversity Conservation in Boreal Forest Ecosystems // 10th International Soil Conservation Organization Conference. May 23-28, 1999. West Lafayette, Indiana, USA. P. 18-19. (West Lafayette, Indiana. CD Proceedings. West Lafayette, USA, 2001. 12 p.)

4. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Ливанцова С.Ю. Оценка разнообразия почв лесных экосистем Национального парка «Смоленское Поозерье» с целью организации экологического мониторинга // Материалы четвертой научно-практической конференции «Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия». М., 2000. С. 146-161.

5. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Березина Н. А., Вахрамеева М.Г., Ливанцова С.Ю., Булда А.Г. Роль почв в поддержании состава и структуры фитоценозов в лесах таежной зоны // Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов 11-15 июля 2000. Суздаль, 2000. Кн.З.С. 152-153.

6. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю., Булда А.Г., Налбандян К.Ф. Роль почв в формировании растительного покрова Национального парка «Смоленское Поозерье» // Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России. Петрозаводск, 2000. С. 234-238.

7. Koptsik S., Berezina N. and Livantsova S. Effects of natural soil acidification on biodiversity in boreal forest ecosystems // 6th International conference Acid Rain 2000. 10-16 December 2000, Tsukuba. Japan. Abstracts. P. 200.

8. Копцик Г.Н., Копцик C.B., Ливанцова С.Ю. Организация почвенных исследований для экологического мониторинга в национальном парке «Смоленское Поозерье» // Материалы пятой научной конференции «Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия». М., 2001.4. 2. С. 345-359.

9. Ливанцова С.Ю., Копцик С.В, Копцик Г.Н., Окунева P.M. Варьирование свойств почв лесных биогеоценозов национального парка «Смоленское Поозерье» // Материалы пятой научной конференции «Экологические проблемы сохранения исторического и культурного наследия». М., 2001.4. 2. С. 360-376.

10. Koptsik S., Berezina N. and Livantsova S. Effects of natural soil acidification on biodiversity in boreal forest ecosystems // Water, Air and Soil Pollution. 2001. V. 130. P. 929-934.

11. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Закономерности и особенности почвообразования в лесных биогеоценозах Национального парка «Смоленское Поозерье» // Материалы научно-практической конференции «Особо охраняемые территории в XXI веке: цели и задачи». Смоленск. 2002. С. 60-64.

12. Ливанцова С.Ю., Копцик Г.Н., Копцик С.В., Почвы как основа разнообразия растительных сообществ в лесных биогеоценозах // Материалы научно-практической конференции «Особо охраняемые территории в XXI веке: цели и задачи». Смоленск. 2002. С. 78-82.

13. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем Национального парка «Русский Север»// Почвоведение. 2003. 6. С. 670-681.

14. С.В. Копцик, Г.Н. Копцик, С.Ю. Ливанцова, Н.А. Березина, М.Г. Вахрамеева. Анализ взаимосвязи почв и растительности в лесных

биогеоценозах методом главных компонент. Экология. 2003. 1. С. 3745.

15. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Почвы лесных биогеоценозов Национального парка «Смоленское Поозерье»: разнообразие, свойства, экологическое качество // Лесоведение. 2003. 3. С. 15-26.

16. Растительность и почвы Национального парка «Смоленское Поозерье»/ Под ред Г.Н. Копцик и H.A. Березиной. М. НИА-Природа. 2003. 316 с.

17. Ливанцова С.Ю., Копцик Г.Н., Окунева P.M. Почвы лесных биогеоценозов Национального парка «Смоленское Поозерье» // Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. - Новосибирск: Наука -Центр, 2004. Кн. 2. С. 392.

JlOOGft

1-43 41

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ливанцова, Светлана Юрьевна

Введение

Глава 1. Кислотность и катионообменные свойства почв

1.1. Понятия, показатели и способы оценки почвенной кислотности

1.1.1. Актуальная кислотность

1.1.2. Потенциальная кислотность

1.2. Понятия, показатели и способы оценки катионообменных свойств почв

1.3. Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны

1.3.1. Подзолы

1.3.2. Подзолистые почвы

1.3.3. Дерново-подзолистые почвы

1.3.4. Бурые лесные почвы

1.3.5. Дерново-карбонатные почвы (парарендзины)

1.3.6. Дерново-подзолистые слабодифференцированные почвы

1.4. Влияние кислотности и обменных катионов на растительность

1.4.1. Влияние обменного водорода

1.4.2. Влияние обменного алюминия

1.4.3. Влияние обменных оснований

1.4.4. Древесная растительность

1.4.5. Наземный покров

1.5. Мониторинг кислотности и катионообменных свойств почв

1.5.1. Необходимость системного подхода

1.5.2. Кислотность и катионообменные свойства как показатели почвенного мониторинга

1.5.3. Оценка пространственного варьирования свойств в лесных экосистемах

1.5.4. Оценка устойчивости почв лесных экосистем по отношению к кислотным осадкам

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Природные условия формирования почв НПП «Русский Север» (Вологодская область)

2.1.1. Климат

2.1.2. Рельеф и геология

2.1.3. Почвообразующие породы

2.1.4. Почвенный покров

2.1.5. Растительность

2.2. Объекты исследований НПП «Русский Север»

2.3. Природные условия формирования почв НП «Смоленское Поозерье» (Смоленская область)

2.3.1. Климат

2.3.2. Рельеф и геология

2.3.3. Почвообразующие породы

2.3.4. Почвенный покров

2.3.5. Растительность

2.4. Объекты исследований НП «Смоленское Поозерье»

2.5. Методы исследований

2.5.1. Полевые методы

2.5.2. Лабораторные методы

2.6. Математическая обработка результатов

Глава 3. Современное состояние почв НПП «Русский Север»

3.1. Гранулометрический состав

3.2. Валовой состав 90 ® 3.3. Содержание органического вещества

3.4. Кислотность почв (рН водной и солевой суспензий, обменная и гидролитическая кислотность)

3.5. Катионообменные свойства (содержание обменных оснований, ЕКОст, ЕКОэфф, ЕКОт степень насыщенности основаниями)

3.5.1. Содержание обменных оснований и степень насыщенности

3.5.2. Емкость катионного обмена

3.6. Варьирование свойств почв

3.7. Оценка состояния почв и их устойчивости по отношению к атмосферным кислотным выпадениям 3.7.1. Современное состояние почв

3.7.2. Содержание и запасы карбонатов в почвах

3.7.3. Запасы обменных оснований в почвах

3.7.4. Оценка устойчивости почв по отношению к атмосферным кислотным выпадениям

Глава 4. Современное состояние почв НП «Смоленское Поозерье»

4.1. Гранулометрический состав

4.2. Валовой состав

4.3. Содержание органического вещества

4.4. Кислотность почв (рН водной и солевой суспензий, обменная и гидролитическая кислотность)

4.5. Катионообменные свойства (содержание обменных оснований, ЕКОст, ЕКОэфф, EKOJ

4.5.1. Содержание обменных оснований и степень насыщенности

4.5.2. Емкость катионного обмена

4.6. Варьирование свойств почв

4.7. Оценка состояния почв и их устойчивости по отношению к атмосферным кислотным выпадениям

4.7.1. Современное состояние почв

4.7.2. Запасы обменных оснований в почвах

4.7.3. Оценка устойчивости почв по отношению к атмосферным кислотным выпадениям

4.8. Сравнительный анализ состояния почв лесных экосистем НПП «Русский Север» и НП «Смоленское Поозерье»

4.8.1. Гранулометрический состав

4.8.2. Валовой состав почв

4.8.3. Содержание органического вещества

4.8.4. Кислотность почв

4.8.5. Катионообменные свойства

4.8.6. Варьирование свойств почв

4.8.7. Запасы обменных оснований в почвах

4.8.8. Сравнительный анализ устойчивости почв парков по отношению к атмосферным кислотным выпадениям

Глава 5. Взаимосвязь свойств почв и растительности 151 5.1. Анализ взаимосвязи свойств почв и растительности в НПП

Русский Север»

5.2 Анализ взаимосвязи свойств почв и растительности в НП «Смоленское Поозерье»

5.3 Сравнительный анализ взаимосвязи почв и растительности в лесных экосистемах таежной зоны.

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны"

Среди многообразия почвенных свойств решающую роль в обеспечении плодородия лесных почв в регионах с гумидным климатом, где преобладают природно-кислые почвы, играют кислотность и содержание обменных оснований (Кислотные осадки., 1999). Г. Каппен (1934) отмечал, что большинство расположенных в условиях промывного водного режима и лесной зоне почв являются кислыми ненасыщенными или имеют четкую тенденцию к подкислению: «Вообще не существует в условиях влажного климата почв, полностью насыщенных основаниями, которые не могут связывать новые количества оснований». Катионообменная способность является одним из фундаментальных свойств почв. От состава обменных катионов зависят физические свойства (пептизируемость, агрегированность, набухание, липкость, гигроскопичность), образование органоминеральных соединений, буферность почв (Ремезов, 1952; Гедройц, 1975; Курачев, 1991; Пинский, 1997).

Традиционное внимание к проблеме кислотности почв обусловлено, прежде всего, неблагоприятным влиянием кислой реакции среды на растения (Ганжа, 1941; Иванов, 1970; Копцик и др., 1998; Кислотные осадки., 1999). Состав и содержание обменных катионов во многом определяют условия минерального питания растений. В свою очередь растительный покров оказывает существенное влияние на кислотность и содержание обменных оснований, обусловливая их величину, пространственное и временное варьирование в верхних горизонтах почв (Зонн, 1954, 1995; Карпачевский, 1977, 1981; Кислотные осадки., 1999; Соколова и др., 2001). В последние десятилетия проблема кислых атмосферных осадков вновь привлекла внимание к изучению почвенной кислотности как к ключевому фактору негативного воздействия на наземные и водные экосистемы (Копцик и др., 1998; Кислотные осадки., 1999; Соколова и др., 2001; Steinnes et al., 1993; Nilsson, Tyler, 1995). В связи с многообразием естественных факторов, контролирующих почвенную кислотность, важнейшей задачей в этой области должно быть выделение определяющих факторов. Многочисленные исследования по влиянию кислых осадков на почвы и растительность лесных экосистем не разрешили этой задачи частично в связи с ее сложностью и недостатком данных по сопоставимым лесным экосистемам в фоновых и подверженных кислотным выпадениям районах (Кислотные осадки. 1999; Соколова и др., 2001; Runge, Rode, 1990; Nygaard, Abrahamsen, 1991).

Для выявления естественных закономерностей и взаимосвязей в лесных экосистемах необходимо прежде всего детально исследовать состояние почв и сопряженных с ними фитоценозов в сравнительно чистых, фоновых районах (Карпачевский и др., 1998, Оценка и сохранение., 2000; Регуляторная роль. , 2002). Именно целинные и слабоизмененные почвенные тела наиболее успешно выполняют экологические функции. Устойчивость почв обусловлена их способностью сохранять, поддерживать и восстанавливать структуру и функционирование (Добровольский, Гришина, 1985; Глазовская, 1990; Мотузова, 2000; Демаков, 2000), при этом она способствует эффективному восстановлению зональных экосистем вплоть до климаксного состояния (Добровольский, Никитин, 2000). Поэтому первоочередного внимания требуют почвы особо охраняемых территорий, имеющих важное природоохранное, научное, рекреационное и оздоровительное значение (Мартынов, Моисеев, 1996; Регуляторная роль., 2002). Однако сейчас крайне трудно найти неизмененные почвы благодаря сложной истории развития лесного землепользования (Лесное хозяйство., 1991; Фактор биоразнообразия., 2002). Анализ окультуривания основных типов почв европейской территории России показывает, что наибольшему антропогенному влиянию подверглись дерново-подзолистые и серые лесные почвы (Снакин и др., 1997; Оценка и сохранение., 2000).

С этой точки зрения большой интерес представляют почвы средней и южной тайги, в частности, Национального природного парка (HI 111) «Русский Север» (Вологодская область) и Национального парка (НП) «Смоленское Поозерье» (Смоленская область). Несмотря на давность освоения этих территорий, почвенный покров парков практически не изучен. Сведения о пространственной изменчивости свойств почв в зависимости от характера растительности и почвообразующих пород малочисленны, а в пределах экосистем - отсутствуют. В последние годы здесь наблюдаются повышенные выпадения кислотообразующих соединений серы и азота из атмосферы за счет трансграничного переноса (Кислотные дожди, 1989).

Инструментом для исследования был выбран мониторинг почв, который является составной частью экологического мониторинга и направлен на своевременное выявление изменений состояния почв, их оценку, предупреждение и устранение последствий негативных процессов (Добровольский, Гришина, 1985; Мотузова, 1988, 2001; Гришина и др., 1991; Копцик и др., 1998). Практическая организация почвенного мониторинга в нашей стране отстает от научных разработок и до сих пор в должной мере не решена (Гришина и др., 1991; Мотузова, 2001; Регуляторная роль., 2002).

Актуальность работы - Кислотность и содержание обменных оснований играют решающую роль в формировании плодородия лесных почв в регионах с гумидным климатом, где преобладают природно-кислые почвы. В последние годы интерес к проблеме почвенной кислотности усилился в связи с ростом антропогенного загрязнения окружающей среды. Необходима оценка кислотности и катионообменных свойств как наиболее информативных показателей химического состояния почв, влияющих на направленность почвообразовательных процессов, устойчивость почв и поддержание разнообразия растительных сообществ.

Цель работы — исследование кислотности и катионообменных свойств широкого ряда почв лесных экосистем в зависимости от биологического и литологического факторов и анализ роли почв в формировании разнообразия видового состава растительных сообществ.

Задачи работы

• Оценка пространственного варьирования показателей кислотности и катионообменных свойств почв внутри экосистем.

• Выявление взаимосвязей между почвенными свойствами и разнообразием растительных сообществ.

Научная новизна. Несмотря на давность изучения почв подзолистого ряда литературные сведения по их кислотности и катионообменным свойствам в лесных экосистемах обычно неполны и разрозненны. Экспериментальные данные для других типов почв сравнительно малочисленны. Впервые на основе единых методических подходов дана детальная характеристика кислотности и катионообменных свойств широкого ряда почв лесных экосистем таежной зоны. Оценено пространственное варьирование свойств почв внутри лесных экосистем. Охарактеризованы катионообменные свойства лесных подстилок, ранее мало исследованные. Впервые для территорий национальных парков изучены основные типы лесных почв, оценено их современное состояние и устойчивость к атмосферным кислотным выпадениям. Проведен количественный анализ взаимосвязей разнообразия фитоценозов и свойств почв с применением современных многомерных статистических методов (метод главных компонент).

Практическая значимость. Детальная характеристика кислотности и катионообменной способности послужит основой для дальнейшего мониторинга почв как части экологического мониторинга лесных экосистем национальных парков. Полученные результаты и выводы могут быть использованы при прогнозировании эволюции почв, позволят оценить особенности реакции различных типов почв и экосистем в целом на антропогенную нагрузку, а также выбрать меры для поддержания разнообразия почв и фитоценозов и сохранения структурно-функциональной организации экосистем. Некоторые исследованные типы почв могут послужить примером эталонных (иллювиально-железистые подзолы, подзолистые) или редких (дерново-карбонатные, бурые лесные).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю старшему научному сотруднику Г.Н. Копцик за руководство при выполнении диссертационной работы. Автор благодарен сотрудникам кафедры общего почвоведения и кафедры химии почв, особенно профессору JI.A. Воробьевой за консультации, ценные советы и замечания; и сотрудникам кафедры геоботаники Биологического факультета МГУ доценту Н.А. Березиной и старшему научному сотруднику М.Г. Вахрамеевой за огромную помощь в ботанических исследованиях. Автор выражает искреннюю благодарность старшему научному сотруднику Физического факультета МГУ С.В. Копцику за проведение многопараметрического анализа и помощь при статистической обработке результатов. Работа была выполнена при поддержке фондов РФФИ, «Интеграция» и Фонда по поддержанию биологического разнообразия. Автор благодарен руководству национальных парков за большую поддержку при проведении экспедиционных работ, особенно А.Д. Лобановой и Г.Л. Косенкову, сотрудникам парка «Смоленское Поозерье».

Работа была выполнена при поддержке РФФИ (№ 02-04-49047; 0504-48460, MAC № 03-04-06699), РФФИ-NWO (047.014.002) и Глобального Экологического Фонда по биоразнообразию.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Ливанцова, Светлана Юрьевна

ВЫВОДЫ

2. Установлено, что в почвенном покрове НИ «Смоленское Поозерье» доминируют кислые бедные обменными основаниями дерново-подзолистые и подзолистые почвы разной степени оподзоленности легкого гранулометрического состава, развитые под хвойными, хвойно-лиственными и лиственными лесами на покровных и моренных суглинках, флювиогляциальных супесях и песках, различных двучленных породах. Наряду с сильнокислыми подзолами на песках и супесях под сосновыми и сосново-березовыми лесами формируются своеобразные слабо дифференцированные почвы, лишенные подзолистого горизонта, — дерновые альфегумусовые почвы, обладающие слабокислой и близкой к нейтральной реакцией.

4. Установлено, что по строению и химическим свойствам исследуемые подзолы, подзолистые, подзолистые остаточно-карбонатные и дерново-подзолистые почвы могут служить эталонами соответствующих разностей среднерусской провинции умеренно холодных длительно промерзающих почв. Дерново-карбонатные почвы и бурые лесные на карбонатной морене относятся к редким почвам и нуждаются в особой охране.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ливанцова, Светлана Юрьевна, Москва

1. Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Гумусообразование в карбонатных почвах карьерно-отвальных комплексов Северо-Запада Русской равнины //Вестник СПб. ун-та, сер. 3, вып. 1. 2002. С. 67-75.

2. Аболинь А.А., Гемсте И.К. Лайвиня С.Х., Лайвиныи М.Я. Почвы и растительность природного резервата Морицсала. Рига: Зинатне. 1979. 156 с.

3. Абражко В.И. Конкуренция древостоев и интенсивность транспирации сеянцев дуба черешчатого и ели обыкновенной в биогеоценозах южной тайги // В кн. Экспериментальное изучение биогеоценозов тайги. Наука. Ленингр. отд. Л. 1969. С. 5-14.

4. Авдонин Н.С. Алюминий и плодородие почв нечерноземной полосы СССР // Вестник с.-х. наук. 1957. № 2. С. 23-37.

5. Авдонин Н.С. О влиянии реакции среды на растения / В кн.: Физиологическое обоснование системы питания растений. 1964. С. 212219.

6. Авдонин Н.С. Алюминий в дерново-подзолистых почвах // Агрохимия. 1971. №7. С. 94-103.

7. Авдошенко Н.Д. Природа Вологодской области / В кн.: Природа, сельское хозяйство и культура Вологодской области. Ученые записки. Т. 29, естественно-географический. Северо-Западное книжное изд-во. 1966. 278 с.

8. Авдошенко Н.Д., Труфанов А.И. Геологическая история и геологическое строение Вологодской области. Вологда: Изд-во ВГПИ. 1981.72 с.

9. Агроклиматический справочник по Вологодской области. Вологда: Вологодское кн. изд-во. 1959. 184 с.

10. Агрохимическая характеристика почв СССР / Под ред. А.В. Соколова. М.: Изд-во АН СССР. 1962. 280 с.

11. Амельянчик О.А. Соединения алюминия в вытяжках из подзолистых почв и формирование почвенной кислотности. Автореферат диссертации на соискание уч. степ. канд. биол. н. М.:1997. 20 с.

12. Амельянчик О.А., Воробьева JI.A. Кислотные компоненты водных и солевых вытяжек из подзолистых почв // Почвоведение. № 3. 2003. С. 289-300.

13. Андронова М.И. Стандартные цветовые шкалы для полевого определения и кодирования окраски почв. М. 1992.

14. Андруз Д., Бримблекумб П., Джикелз Т, Лисс П. Введение в химию окружающей среды / Пер. с англ. М.: Мир. 1999. 271 с.

15. Антипов Н.П. Климат / Природа Вологодской области. Вологда. 1957. С. 111-135.

16. Антонова З.Е. Опыт составления кадастра лесных земель / В кн.: Природные ресурсы Северо-Запада, вопросы их рационального использования и охраны. Л. 1975. С. 109-112.

17. Апарин Б.Ф., Рубилин Е.В. Особенности почвообразования на двучленных породах Северо-Запада Русской равнины. Л: Наука, Лен. отд. 1975. 195 с.

18. Арбузов И. К вопросу о подвижном алюминии // Почвоведение. № 4. 1940. С. 71-75.

19. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ. 1970. 490 с.

20. Артюхов В.В. Теоретические основы оценки разнообразия // Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных территорий. М.: ПАИМС. 1996. С. 106-110.

21. Аскинази Д.Л. Пути к определению потребности почв в извести. Методы учета кислотности и емкости поглощения почв. М.-Л.: Сельхозгиз. 1931. 62 с.

22. Аскинази Д.Л. Методы определения нуждаемости почв в известковании /Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука. 1975. С. 228224.

23. Атлас Вологодской области. М.: ГУГК. 1965. 38 с.

24. Афанасьева Н.Б. Современная лесная растительность и ее история в пределах южной части Белозерско-Кирилловских гряд (Вологодская область. Дисс. канд.биол.наук. МГУ им. М.В. Ломоносова, биол. фак., каф. геоботаники. М. 1996. 180 с.

25. Афанасьева Т.В. и др. Почвы СССР. М.: Мысль. 1979. 380 с.

26. Баранова О.Ю., Номеров Г.Б., Строганова М.Н. Изменения свойств пахотных дерново-подзолистых почв при зарастании их лесом / В кн.: Почвообразование в лесных биогеоценозах. М.: Наука. 1989. С. 60-78.

27. Белоусова Н.И., Мешалкина Ю.Л. Опыт создания унифицированной базы данных бореальных почв России (методические вопросы) // Почвоведение. 1997. № 8. С. 926-933.

28. Березина Н.А., Вахрамеева М.Г., Шведчикова Н.К. Об исследовании лесной растительности в Национальном парке «Смоленское Поозерье» // Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России. Петрозаводск. 2000. С. 228-233.

29. Богатырев Л.Г. О классификации подстилок // // Почвоведение. 1990. № 4. С. 118-127.

30. Богатырев Л.Г., Щенина Т.Г. Лесные подстилки южной тайги Костромской области / В кн. Структура и динамика экосистем южнотаежного Заволжья. М.: Наука. 1989. С. 41-64.

31. Бойчук В.А. О подзолообразовании на карбонатной морене и ленточной глине в условиях Валдайской возвышенности // В сб. Дерново-подзолистые почвы (генезис, география, агропроизводственная оценка). Из-во Лен. ун-та. 1967. С. 40-68.

32. Борисов А.А. О климатообразующих факторах природы Вологодской области // Вестник ЛГУ. Сер. геология и география. В. 3. С. 115-124.

33. Бутузова О.В. Почвы // Природа Вологодской области. Вологда, 1957. С. 181-209.

34. Вайчис М.В. Генезис и свойства лесных почв южной Прибалтики. Вильнюс: Минтис. 1975. 412 с.

35. Вайчис М., Руткаускас А. Шкала оценки плодородия лесных почв. Каунас. 1973. 8 с.

36. Васенев И.И., Таргульян В.О. Модель развития таежных дерново-подзолистых почв в сязи с ветровалами // Почвоведение. 1994. № 12. С. 5-16.

37. Васильевская В.Д. Почвы южно-таежного Заволжья в пределах Костромской области / В кн. Структура и динамика экосистем южнотаежного Заволжья. М.: Наука. 1989. С. 5-35.

38. Васильевская В.Д. Проблемы и опыт составления карт устойчивости почвенного покрова к антропогеннму воздействию // Биологические науки. 1990. №9. С. 51-59.

39. Васильевская В.Д. Роль почвы и почвенного покрова в устойчивости экосистем тундры / В сб.: Экология и почвы. Изб. лекции I VII школ (1991-1997). Т. 1. Пущино. 1998. С. 28-41.

40. Васильевская В.Д., Тюрюканов А.Н. Микроэлементы в почвах Смоленской области // Почвы дерново-подзолистой зоны и ихрациональное использование (на примере Смоленской области) / Подред. Евдокимовой Т.И. и др. М.: Изд-во МГУ, 1969. С. 134-151.

41. Васильевская В.Д., Шварова Т.Ю. Подзолистые почвы Вологодской области // Вестник Московского университета, сер. 17. Почвоведение, №2. 1985. С. 15-24.

42. Вахрамеева М.Г., Березина Н.А., Решетникова Н.М., Шведчикова Н.К. ^ К вопросу о редких растениях Национального природного парка

43. Смоленское Поозерье» // Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России. Петрозаводск. 2000. С. 239-244.

44. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука. 1987. 339 с.

45. Вильяме В.Р. Избранные сочинения в 2-х томах. М.-Л.: Наука. Т. 2. 1949. 540 с.

46. Виноградов Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: Высш. шк. 1964. 328 с.

47. Виноградов В.Г., Мартынов А.С. Территориальная охрана природных Ш экосистем // Атлас биологического разнообразия лесов Европейской

48. России и сопредельных территорий. М.: ПАИМС. 1996. С. 1132-136.

49. Воробьева Л.А. Теория и методы химического анализа почв. М.: МГУ. 1995. 136 с.

50. Воробьёва Л.А. Химический анализ почв. М.: МГУ. 1998. 272 с.

51. Воробьёва Л.А., Авдонькин А.А. Потенциальная кислотность и факторы ее определяющие // Почвы — национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов: В 2-х кн. -Новосибирск: Наука Центр, 2004. Кн. 2. С. 487.

52. Востокова Л.Б. Дерново-карбонатные почвы Демидовского района ® Смоленской области // Почвы дерново-подзолистой зоны и ихрациональное использование (на примере Смоленской области) / Под ред. Т.Н. Евдокимовой и Б.Г. Розанова. М.: МГУ, 1969. С. 76-88.

53. Втюрин Г.М., Певный А.А. Компоненты почвенного покрова средней тайги и их кислотно-основные свойства в зависимости от степени гидроморфизма / В кн.: Эколого-генетические аспекты почвообразования на Европейском Северо-Востоке. Сыктывкар. 1996. 144 с.

54. Гаврилов К.А., Карпов В.Г. Главнейшие типы леса и почвы Вологодской области в районе распространения карбонатной морены // Типы леса и почвы северной части Вологодской области. M.-JI. 1962. С. 5-117.

55. Гагарина Э.И., Счастная J1.C., Хантулев А.А. К характеристике почв в бассейне рек Пинеги и Верхнего Кулоя // В кн. Агропочвенные и геоботанические исследования Северо-Запада СССР. Сб. статей. Изд. Лен. ун-та. 1965. С. 34-53.

56. Газизулин А.Х., Сабиров А.Т. Лесные песчаные подзолы среднего ® Поволжья / Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз сб.науч. тр. СПб: СПбЛТА. 2001. С. 111-117.

57. Газизулин А.Х., Сабиров А.Т., Нагиев А.З. Взаимосвязь почв и лесной растительности Среднего Поволжья // Почвоведение. 1996. № 12. С. 1523-1529.

58. Ганжа Б.А. К вопросу о действии А1-ионов и Н-ионов на растения в подзолистой почве // Почвоведение. № 1. 1941. С. 22-39.

59. Гаркуша В.И., Шевелев Н.Н. О геолого-геоморфологическом строении Белозерско-Кирилловских гряд // Аспирантский сборник. В. 2. Вологда. 1972. С. 33-55.

60. Гедройц К.К. Избранные труды. М.: Наука. 1975. 639 с.

61. Геннадиев А.Н. Опыт исследования современного этапа лесного почвообразования на Северо-Западе европейской территории Союза // Почвоведение. 1985. № 6. С. 17-32.

62. Геоморфологическое районирование СССР // Труды ин-та географии

63. АН СССР под ред. К.Н. Маркова. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1947. С. 727.

64. Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Таллин. 1982. Ч. 2. С. 67-87.

65. Голубев Б.А. Кислые почвы и их улучшение. М.: Сельхозгиз. 1954. 166 с.

66. Голубева Е.И. Методы диагностики состояния антропогенно трансформированных экосистем / Под ред. д. биол. н. чл.-корр. РАН Д.А. Криволуцкого. М.: Географический ф-т МГУ. 1999. 68 с.

67. Гортинский Г.Б. Опыт анализа погодичной динамики продуктивности еловых древостоев в биогеоценозах южной тайги // В кн. Экспериментальное изучение биогеоценозов тайги. Наука. Ленингр. отд. Л. 1969. С. 33-49.

68. Градусов Б.П. Минералы со смешаннослойной структурой в почвах. М.: Наука. 1976.127 с.

69. Григорьева Е.Е. Гумус дерново-подзолистых почв. М.: Россельхозакадемия. 1995. 73 с.

70. Гришина Л.А., Владыченский А.С. Опад и подстилка хвойных лесов Валдая // Почвы и продуктивность растительных сообществ. Вып. 4. М., 1979. С. 51-61.

71. Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Моргун Л.В. Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга. М.: МГУ, 1991.82 с.

72. Демаков Ю.П. Диагностика устойчивости лесных экосистем. Йошкар-Ола: Научное издание. 2000. 416 с.

73. Джонгман Р.Г.Г., Тер Браак С.Дж.Ф., Ван Тонгерен О.Ф.Р. Анализ данных в экологии сообществ и ландшафтов / Пер. с англ. Н.Б. Леоновой под ред. А.Н. Гельфана, Н.М. Новиковой, М.Б. Шадриной. М.:РАСХН. 1999. 306 с.

74. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: МГУ. 1995.320 с.

75. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М. 1985. 224 с.

76. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. М.: Наука/Интерпериодика. 2000. 185 с.

77. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: МГУ. 1984. 416 с.

78. Докучаев В.В. Избранные труды / Под ред. Б.Б. Полынова. М. 1949. 644 с.

79. Дылис Н.В. Учение о биогеоценозе и его проблемы. М.: Знание. 1975. 64 с.

80. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. Эволюция почв (опыт изучения динамики почвообразования) / Пер. с фр. М.И. Герасимовой, ред. И.П. Герасимов. М.: Прогресс. 1970. 591 стр.

81. Зайцев Б.Д. Опыт установления влияния обменного кальция на содержание органического вещества и общего азота в горизонтах грубого гумуса// Почвоведение. № 12. 1966. С. 31-40.85.3онн С.В. Влияние леса на почвы. М.: Изд-во АН СССР. 1954. 159 с.

82. Зонн С.В. О бурых лесных и бурых псевдоподзолистых почвах Советского Союза / Генезис и география почв. М.: Наука. 1966. С. 1742.87.3онн С.В. Почвы // В кн: Средняя полоса Европейской части СССР. АН СССР. Ин-т географии. М.: Наука. 1967. С. 155-190.

83. Зонн С.В. Состояние и перспективы изучения педосферы лесногобиогеоценотического покрова / Роль почвы в лесных биогеоценозах. Чтения памяти академика В.Н. Сукачева, XII. М.: Наука. 1995. С. 5-21.

84. Зонн С.В., Карпачевский JI.O. Проблемы лесного почвоведения и современные методы лесорастительной оценки почв // Почвоведение. 1987. №9. С. 6-15.

85. Зонн С.В., Травлеев А.П. Алюминий: роль в почвообразовании и влияние на растения. Днепропетровск: ДГУ. 1992. 224 с.

86. Иванов А.Ф. Рост древесных растений и кислотность почв. Минск: Наука и техника. 1970. 216 с.

87. Иванова Г.О. Основные историко-культурные объекты НП «Русский

88. Север» // Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России. Петрозаводск. 2000. С. 268-277.

89. Иванова С.Е. Оценка кислотно-основной буферности нативных иизмененных модельными кислыми осадками лесных подзолистых почв по данным непрерывного потенциометрического титрования. Автореф. дисс. канд.биол.наук. М.: МГУ. 1998. 20 с.

90. Иванова О.А., Гриндель Н.М., Соколова Т.А. О емкости катионного обмена суглинистых дерново-подзолистых почв // Вестник Московского университета, сер. почвоведение, № 2. 1984. С. 12-17.

91. Ильин В.Б. Почвообразование и элементы-биофилы / В сб.: Химическиеэлементы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука. 1982. С. 4-17.

92. Ильина Л.С., Карпачевский Л.О., Щеголькова Н.М. Теория буроземообразования и бурые лесные почвы Сихотэ-Алиня / В кн.: Почвообразование в лесных биогеоценозах. М.: Наука. 1989. С. 12-22.

93. Ипатов B.C., Кирикова Л.А., Агаркова В.Г. Влияние кислотности на характер травяно-кустарничкового покрова в еловом лесу / Экология. № 5, 1977. С. 38-44.

94. Кабашникова Г.И. Влияние чистых и смешанных насаждений сосны и березы на лесорастительные свойства почвы / В кн.: Растение и среда. Минск: Наука и техника. 1976. С. 118-123.

95. Каппен Г. Почвенная кислотность // Под ред. Ф.Т. Перитурина. М., Сельхозгиз. 1934. 390 с.

96. Карманова И.В. О конкурентном воздействии надземных и подземных частей древостоя на рост подроста // В сб. Экспериментальное изучение биогеоценозов тайги. Л.: Наука. Лен. отд. 1969. С. 68-79.

97. Карминов В.Н. Изменение почвенных свойств сосняков черничных в связи с возрастом // Научные труды: Моск. гос. ун-т леса. 2001. № 309.1. С. 127-131.

98. Карпачевский Л.О. Динамика свойств почвы. М.: ГЕОС. 1997. 170 с.

99. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: МГУ, 1977. 311 с.

100. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М.: Лесная промышленность. 1981.263 с.

101. Карпачевский Л.О. Роль биоценоза в формировании почв / Роль почвы в лесных биогеоценозах. Чтения памяти академика В.Н. Сукачева, XII. М.: Наука. 1995. С. 38-56.

102. Карпачевский Л.О., Мотузова Г.В., Зубкова Т.А., Гончарук Н.Ю. ф Экологические свойства почв и их роль в структуре лесных экосистем /

103. В сб.: Экология и почвы. Изб. лекции I VII школ (1991-1997). Т. 1. Пущино. 1998. С. 201-219.

104. Кауричев И.С., Иванова Т.Н., Ноздрунова Е.М. О содержании ► низкомолекулярных органических кислот в составе водорастворимогоорганического вещества почв // Почвоведение. 1963. № 3. С. 27-35.

105. Кислотные осадки и лесные почвы/ Под ред. В.В. Никонова и Г.Н. Копцик. Апатиты. 1999. 320 с.

106. Китсе Э., Роома И. Емкость поглощения и удельная поверхность рендзин Эстонской ССР // В кн. Изучение почвенных ресурсов и повышение их продуктивности. Сб. научных трудов Эстонской с/х академии, № 92. Тарту. 1974. С. 33-41.

107. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

108. Классификация почв России. М. 1997. 236 с.

109. Климатологический справочник СССР. Вып. 1. Архангельская и Вологодская области, Карельская и Коми АССР. Ч. 2. Температура воздуха и почвы. Упр. гидрометеорологической службы. Центр. Моск. гидрометеорол. обсерватория. 1964. С. 359.

110. Климашевский Э.Л., Маркова Ю.А., Сабирова Р.Н. О природе генотипической специфики устойчивости растений к А13+ / Докл. ВАСХНИЛ. 1978. Вып. 2. С. 2-5.

111. Климентьев А.И., Блохин Е.В. Почвенные эталоны Оренбургской 9 области: Материалы для Красной книги почв Оренбургской области.1. Екатеринбург. 1996. 90 с.

112. Ковалевский А.А. Биогеохимия растений. Новосибирск: Наука. Сиб. отд. 1991.294 с.

113. Копцик Г.Н., Копцик С.В., Венн К., Омлид Д., Странд Л.,

114. Журавлева.М.А. Изменение кислотности и катионообменных свойств лесных почв под воздействием атмосферных кислотных выпадений // Почвоведение. 1999. № 7. С. 873-884.

115. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Кислотность и катионнообменные свойства почв лесных экосистем Национального парка «Русский Север» Ш II Почвоведение. 2003. № 6. С. 670-681.

116. Копцик Г.Н., Макаров М.И., Киселева В.В. Принципы и методы оценки устойчивости почв к кислотным выпадениям. М.: МГУ, 1998. 96 с.

117. Копцик Г.Н., Первова Н.Е. Анализ структурно-функциональной организации лесных почв южной тайги как основа почвенно-экологического мониторинга // Лесоведение. 2000. № 1. С. 12-22.

118. Копцик Г.Н., Силаева Е.Д. Буферность лесных подстилок к атмосферным кислотным осадкам // Почвоведение. 1995. № 8. С. 954962.

119. Копцик С.В., Копцик Г.Н., Ерусланкина Л.В. Ординация растительных сообществ лесных биогеоценозов Кольского Севера в условиях атмосферного загрязнения // Экология. 2004. № 2. С. 1-10.

120. Копцик С.В., Копцик Т.Н., Ливанцова С.Ю., Березина Н.А., Вахрамеева М.Г. Анализ взаимосвязи почв и растительности в лесных биогеоценозах методом главных компонент // Экология. 2003. № 1. С. 37-45.

121. Коробова Н.Л. Характеристика кислотно-основного состоянияподзолистых почв ЦЛГБЗ. Автореф. дисс. канд.биол.наук. М.: МГУ. 1996. 24 с.

122. Красильников П.В. Влияние почвы на разнообразие напочвенной растительности Восточной Фенноскандии // Функции почв в биосферно-геосферных системах: Материалы международного симпозиума. М. 27-30 августа.2001. М. 2001. С. 89-90.

123. Кузнецов А.Л. Природное и историко-культурное наследие Национального парка «Русский Север» // Природное и историко-культурное наследие Северо-Запада России. Петрозаводск. 2000. С. 255% 267.

124. Курачев В.М. Минеральная основа почвенного поглощающего комплекса. Новосибирск: Наука, Сиб. отд. 1991. 229 с.

125. Курочкин С.А. Влияние рН почвы на плодоношение грибов> макромицетов в южной тайге (на примере рода Amanita Hook.) / В сб.:

126. Взаимоотношения компонентов биогеоценозов в южной тайге. Калинин: КГУ. 1985. С. 164-166.

127. Кылли Р. О морфологии лесных почв // Сб. научных трудов Эстонской с.-х. академии. № 122. 1980. С. 3-14.

128. Лазарева И.Л. Влияние рельефа на процессы почвообразования в Ш грядово-волнистом ландшафте Карелии // Проблемы лесного i почвоведения. М.: Наука. 1973. С. 225-239.

129. Лесное хозяйство на рубеже XXI века. М.: Экология. 1991. В 2-х т. Т. 1-191 с. Т.2-333 с.

130. Логофет Д.О. Сукцессионная динамика растительности: классические концепции и современные модели / Экология в России на рубеже XXI века (наземные экосистемы). М.: Научный мир. 1999. С. 70-98.

131. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа. 1998. 287 с.

132. Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. В 2-х ч. Апатиты. 1996. Ч. 1 -213 с. 4.2-192 с.

133. Лялин С.П. Генезис и свойства ожелезненных неоподзоленных почв на олигомиктовых песках Эстонии // Сб. научных трудов Эстонской с.-х. академии. № 122. 1980. С. 48-68.

134. Маймусов Д.Ф. Почвы Смоленской области, их улучшение и использование. Смоленск, 1963. 274 с.

135. Маймусов Д.Ф. Почвы Смоленской области (генезис, состояние, ^ управление плодородием). М.: Прометей, 1992. 288 с.

136. Мартынов А.С., Моисеев А.Н. Основные приоритеты устойчивого лесопользования и сохранения биоразнообразия лесов Европейской России // Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных территорий. М.: ПАИМС. 1996. С. 141-144.

137. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Опыт применения метода главных компонент варьирования растительности //Экология. № 5. 1977. С. 2937.

138. Морозов Г.Ф. Учение о лесе. М.-Л.: Гослесбумиздат. 1949. 455 с.

139. Мотузова Г.В. Принципы и методы почвенно-химического 9 мониторинга. М.: МГУ, 1988. 100 с.

140. Мотузова Г.В. Устойчивость почв к химическому воздействию. М.: МГУ. 2000. 57 с.

141. Мотузова Г.В. Почвенно-химический экологический мониторинг. » М.: МГУ, 2001. 85 с.

142. Нестерович Н.Д., Иванов А.Ф., Кравченко Л.В. Изменение кислотности почвы под влиянием различных видов древесных растений / В кн.: Влияние почвенных условий на рост древесных растений. Минск. 1964. С. 64-86.

143. Никонов В.В., Переверзев В.Н. Почвообразование в Кольской • Субарктике. Л: Наука. 1989. 168 с.

144. Овчинникова А.И. Агроклиматическая характеристика вегетационного периода / Природное районирование Вологодскойобласти для целей сельского хозяйства. Вологда. 1970. С. 52-73

145. Орлов А .Я. Почвенно-экологические основы лесоводства в южной тайге. М.: Наука. 1991. 104 с.

146. Орлов Д.С. Химия почв. М.: МГУ. 1992. 400 с.

147. Орлов Д.С., Воробьева J1.A. Система показателей химического состояния почв // Почвоведение. 1982. № 4. С. 5-22.

148. Оценка и сохранение биоразнообразия лесного покрова в заповедниках Европейской России. М.; Научный мир. 2000. С.7-14.

149. Оценка состояния и устойчивости экосистем / В.В. Снакин и др. М.1991. 127 с.

150. Оя А. Об изучении минералогии илистой фракции почв Эстонской ССР // Сб. научных трудов Эстонской с.-х. академии. № 122. 1980. С. 314.

151. Оя А., Метсар А. О песчаных почвах недифференцированного ® профиля // Сб. научных трудов Эстонской с.-х. академии. № 122. 1980.1. С. 34-47.

152. Палавеев Т., Тотев. Т. Кислотность почв и методы ее устранения // Пер. с болг. Е.И. Григорьева и А.П. Смирнова; под ред. и с предисл. А.В. Петербургского. М.: Колос. 1983. 165 с.

153. Перельман А.И. Взаимосвязь учения о биогеохимических провинциях и геохимии ландшафта // Труды биогеохимической лаборатории. Т. 23. Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. С. 115-134.

154. Перспективный план управления и развития (Менеджмент-план) ф национального парка "Смоленское Поозерье". "Смоленское Поозерье",1999. 227 с.

155. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино. 1997. 166 с.

156. Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР (на суглинистых почвообразующих породах). JL: Наука. Лен. отд. 1980. 301 с.

157. Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР (на песчаных почвообразующих породах). Л.: Наука. Лен. отд. 1981.200 с.

158. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство / Под ред. Е.В. Шеина. М.: МГУ. 2001.200 с.

159. Пономарева В.В. Теория подзолообразовательного процесса. Л.: Изд-во АН СССР. 1964.380 с.

160. Почвоведение / Под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. Ч. 2. Типы почв, их география и использование / Богатырев Л.Г., Васильевская В.Д., Владыченский А.С. и др. М.: Высш. шк. 1988. 368 с.

161. Почвы дерново-подзолистой зоны и их рациональное использование (на примере Смоленской области) / Под ред. Т.И. Евдокимовой и Б.Г.1. Розанова. М.: МГУ, 1969.

162. Правовое регулирование природопользования и охраны окружающей среды / Сборник нормативных актов за 1995 год. М.: РЭФИА. 1995. 422 с.

163. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: МГУ. 1989. 304 с.

164. Прокушкин С.Г. Минеральное питание сосны (на холодных почвах). Новосибирск: Наука. 1982. 191 с.

165. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения в 3-х томах. Т. 1. 1963. 735 с.

166. Пузаченко Ю.Г., Холопова Л.Б. Мезомасштабное варьированиенекоторых свойств дерново-подзолистых почв / В сб.: Экология и почвы. Изб. лекции I VII школ (1991-1997). Т. 2. Пущино. 1998. С. 94125.

167. Путеводитель экскурсий II съезда общества почвоведов России 1996.1. С-Пб. 1996. 131 с.

168. Работнов Т.А. О шкале Друде // Ботанический журнал, т. 62. Л: Наука, Лен. отд. 1977. С. 1292-1298.

169. Растительность Европейской части СССР. Л., 1980. 425 с.

170. Растительность и почвы Национального парка «Смоленское• Поозерье» / Под ред. Г.Н. Копцик, Н.А. Березиной. М.: НИА-Природа.2003. 307 с.

171. Растения в экстремальных условиях минерального питания: Эколого-физиологические исследования / Под ред. М.Я. Школьника, Н.В. Алексеевой-Поповой. JL: Наука. 1983. 176 с.

172. Рахтеенко Л.И., Иванов А.Ф., Моисеенко Е.И. Влияние подвижного алюминия на некоторые древесные породы / Тезисы Всесоюзного совещания по вопросам адаптации растений к экстемальным условиям среды в северных районах СССР. Петрозаводск. 1971. С. 121-122.

173. Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем / Под ред. Г.В. Добровольского. М.: Наука. 2002. 364 с.

174. Ремезов Н.П. Дальнейшие исследования по теории подзолообразования // Почвоведение. № 3. 1941. С. 129-141.

175. Ремезов Н.П. Почвы, их свойства и распространение. М.: Учпедгиз. 1952. 268 с.

176. Ремезов Н.П. Емкость поглощения и состав обменных катионов в главнейших типах почв / В кн: Химия и генезис почв. М.: Наука. 1989. С. 76-118.

177. Ремезов Н.П., Погребняк П.С. Лесное почвоведение. Л., 1965. 324 с.

178. Роде А.А. Несколько данных о физико-химических свойствах воднорастворимых веществ лесных подстилок // Почвоведение. № 3. 1941. С. 103-128.

179. Розенберг Г.С., Саксонов С.В., Гелашвили, Д.Б., Кудинова Г.Э.,

180. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. М.: ВАСХНИЛ 1990. 236 с.

181. Савинов Ю.А., Романова В.П. Геоморфологическое районирование Вологодской области // Вестник ЛГУ. В. 2. № 24. 1962. С. 124-131.

182. Саляев Р.К. О механизме поглощения веществ корнями растений // Физиология растений. 1965. Т. 12. № 4. С. 569-575.

183. Седлецкий И.Д., Антипов-Каратаев И.Н. Коллоидно-дисперсные минералы главнейших типов почв // Почвоведение. № 3-4. 1942. С. 6172.

184. Скрынникова И.Н. Почвенные растворы южной части лесной зоны и их роль в современных процессах почвообразования // В кн: Современные почвенные процессы в лесной зоне Европейской части СССР. М. Изд-во АН СССР. 1959. С. 85-91.

185. Скупинова Е.А. Национальный природный парк «Русский Север» // Особо охраняемые природные территории, растения и животные Вологодской области. Вологда, 1993. С. 34-43.

186. Слука З.А. Зеленые мхи. Практикум по ботанике. М.: МГУ, 1980.

187. Слука З.А. Малый практикум по ботанике. Сфагновые мхи. М.: МГУ, 1971.

188. Смирнов А.П., Кузнецов Е.Н. Устойчивость почв высокопродуктивных ельников к рубкам ухода / Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз сб. науч. тр. СПб: СПбЛТА. 2001. С. 104-111.

189. Снакин В.В., Присяжная А.А., Рухович О.В. Состав жидкой фазы почв. М.: РЭФИА. 1997. 325 с.

190. Соболев JI.H. О некоторых вопросах экологического почвоведения // Почвоведение, № 10. 1966. С. 1-10.

191. Соколов Н.Н. Рельеф и четвертичные отложения // Природа Вологодской области. Вологда, 1957. С. 58-93.

192. Соколова Т.А. Высокодисперсные минералы в почвах и их роль в почвенном плодородии. Ч. 2: Закономерности профильного распределения высокодисперсных минералов в различных типах почв. 1985. 84с.

193. Соколова Т.А. Химические основы мелиорации кислых почв. М.; МГУ. 1993. 180 с.

194. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Артюхов Д.Б., Коробова H.JI. Пространственное и временное варьирование величин рН в подзолистых почвах Центрально-лесного биосферного заповедника // Почвоведение. 1997. № п.с 1339-1348.

195. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И., Иванова С.Е. Взаимодействие лесных суглинистых подзолистых почв с модельными кислыми осадками и кислотно-основная буферность подзолистых почв. М.: МГУ. 2001.208 с.

196. Справочник агронома по сельскохозяйственной метеорологии (Нечерноземная зона Европейской части РСФСР) / Под ред. И.Г. Грингофа. JI.: Гидрометеоиздат. 1986. 527 с.

197. Стеблин-Каменская К.С. Морфометрическая карта Вологодской области // Вестник ЛГУ. В. 4. № 24. 1962. С. 114-123.

198. Сукачев В.Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Т. 1. Л.: Наука, Лен .отд. 1972. 418 с.

199. Тюлин В.В., Копысов И.Я. Оценка земель и их эффективное использование на Северо-востоке Нечерноземной зоны. Киров: Вятская гос. с/х академия. 1994. 160 с.

200. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы // Пер. с англ. Б.М. Миркина и Г.С. Розенберга. М.: Прогресс. 1980. 326 с.

201. Фактор биоразнообразия и комплексная продуктивность лесных экосистем Северо-Запада таежной зоны Европейской части России. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2002. 223 с.

202. Фроловская Т.П. Влияние алюминия на растения и способы регулирования его действия. Автореферат диссертации. М.: МГУ. 1963. 19 с.

203. Хитров Н.Б. Проверка метода определения состава обменных катионов по Пфефферу в модификации Молодцова и Игнатовой // Почвоведение. № 6. 1982. С. 105-111.

204. Хоружая Т.А. Оценка экологической опасности. М.: Книга-сервис. 2002. 208 с.

205. Чернов В.А. О природе почвенной кислотности. М.: Наука. 1947. 150 с.

206. Чернова О.В. Проект Красной книги естественных почв России // Почвоведение. 1995. № 4. С. 514-519.

207. Чертов А.Г. Экология лесных земель. JL: Наука. 1981. 191 с.

208. Чижикова Н.П., Копцик Г.Н., Мурашкина-Миис М.А. Разнообразие минералогического состава тонкодисперсных фракций почв конечной зоны валдайского оледенения // Почвоведение. 2000. № 8. С. 976-988.

209. Шиханова Т.А. Видовой состав и биомасса растений напочвенного покрова лиственно-елового насаждения средней тайги / В. кн.: Экология таежных почв Севера. Труды Коми науч. Центра УРО Рос. АН, № 155. Сыктывкар. 1997. С. 113-124.

210. Шкляев Ю.Н. Магний в жизни растений. М.: Наука. 1981. 96 с.

211. Южная тайга Русской равнины. Почвы Клинско-Дмитровской гряды. М. 1974. 71 с.

212. Якушев Б.И. Исследование растений и почв. Минск. Наука и техника. 1988. 69 с.

213. Ярков С.П. Образование подзолистых почв. Доклад на V Международном конгрессе почвоведов. М.: АН СССР. 1954. 83 с.

214. International Co-operative Programme on Integrated Monitoring: Field and Laboratory Manual. Helsinki. 1989. 443 p.

215. Berggren D., Mulder J. The role of organic matter in controlling aluminum solubility in acidic mineral soil horizons // Geohimica. 1995. Vol. 59. № 20. P. 385-399.

216. Falkengren-Grerup U. Brunet J. Quist M.E. Sensitivity of plants to acid soil exemplified by the forest grass Bromus benekenii II Water, Air, Soil Pollut. 1995. Vol. 85. P. 1233-1238.

217. International Co-operative Programme, on Integrated Monitoring: Field and Laboratory Manual. Helsinki. 1989. 443 p.

218. Koptsik S., Berezina N., Livantsova S. Effects of natural soil acidification on biodiversity in boreal forest ecosystems // Water, Air and Soil Pollution. 2001. Vol. 130. P. 929-934.

219. Kubiena W. The soil of Europe. London, Madrid. 1953. 318 p.

220. Laroi G.H. Classification and Ordination of Southern Boreal Forests from the Hondo-Slave Lake Area of Central Alberta // Can. J. of Bot.-Rev. Can. de Bot. 1992. Vol. 70. № 3. P. 614-628.

221. Likens G.E., Bormann F.H. Biogeochemistry of a Forest Ecosystem. Springer-Verlag. 1995. 159 p.

222. Makipaa R. Sensitivity of forest floor mosses in boreal forests to nitrogen and sulphur deposition // Acid Reign '95. 1995. Vol. 3. P. 1239-1244.

223. Manual for Integrated Monitoring Programme Phase 1993-1996. Environmental Data Centre. National Board of Waters and the Environment. Helsinki, 1993. 114 p.

224. Mutter H., Birks H.J.B., Odland A. The comparative ecology of Polystichum aculeatum, P-Braunii, and P-Lonchitis in Hordaland, western Norway // Nord. J. of Bot. 1998. Vol. 18. № 3. P. 267-288.

225. Nilsson S.I., Tyler G. Acidification-induced chemical changes of forest soil during recent decades a review // Ecol. Bull. (Copenhagen) № 44. P. 54-64.

226. Nowaczyk E., Borys M. Rola glinu w zyciu rosling // Post, nauk rol. Vol. 21/16. №6. P. 3-24.

227. Nygaard P. H., Abrahamsen G. Effect of long-tern acidification on the ground vegetation and soil in a 100 year-old stand of Scots pine (Pinus sylvestris) II Plant and Soil. 1991. Vol. 131. P. 151-160.

228. Oglethorpe D.R., Sanderson R. Farm characteristics and the vegetative diversity of grasslands in the North of England: a policy perspective // Biodiversity and Conservation. 1998. Vol 7. № 10. P. 1333-1347.

229. Ogner G., Opem M., Remedios G., Sjotveit G., Sorlie B. The Chemical Analysis Program of the Norwegian Forest Research Institute, s, Norway, 1991.21р.

230. Okland R.H., Eilertsen O. Canonical Correspondence-Analysis with Variation Partitioning Some Comments and a Application // J. of Veg. Sc.1994. Vol.5. № 1. P. 117-126.

231. Okland R.H., Eilertsen O. Dynamics of understory vegetation in an old-growth boreal coniferous forest, 1988-1993 // J. of Veg. Sc. 1996. Vol. 7. № 5. P. 747-762.

232. Runge M., Rode. M.W. Effects of Soil Acidity on Plant Accociations /

233. Soil Acidity. B. Ulrich, M.E. Sumner (Eds.). Berlin: Springer-Verlag. 1990. P. 183-202.

234. Schirner F., Ohlinger R., Kandeler E., Margesin R. Methods in Soil Biology. ISBDN. Springer-Verlag. Berlin Heideberg, New York. 1996.

235. Slesak E. The effect of magnesium deficiency on the resting and action potential in plants / The function of some mineral elements in higher plants.1989. P. 45-50.

236. Steinnes E., Flaten T.P., Varskog P., Lag J., Bolviken B. Acidification Status of Norwegian Forest Soils as Evident from Large Scale Studies of Humus Samples //Scand. J. For. Res. 1993. № 3. P. 291-304.

237. Taft J.B., Schwartz M.W., Loy R.P. Vegetation Ecology of Flatwoods on the Illinoian Till Plain // J. of Veg. Sc. 1995. Vol. 6. № 5. P. 647-666.

238. Europe: Results of a Large-Scale Soil Survey. Forest Soil Co-ordinating Centre. Brussels: Geneva. 1997. 261 p.

239. Wilde S.A. Forest soils, their properties and relation to silviculture. New1. York. 1958. P. 537.t

Информация о работе

Ливанцова, Светлана Юрьевна
кандидата биологических наук
Москва, 2006
ВАК 03.00.27

Диссертация

Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны"

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ливанцова, Светлана Юрьевна

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны"

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Ливанцова, Светлана Юрьевна

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ливанцова, Светлана Юрьевна, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Кислотность и катионообменные свойства почв лесных экосистем таежной зоны
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение