Горина П.А., Золотухин А.И.

Биологическая активность почвы искусственных сосновых лесонасаждений с различным состоянием древостоев в Прихоперье

Введение

Растительные выделения регулируют видовой состав и фитоценотическую структуру искусственных лесов в степной зоне. В результате накопления и видоизменения растительных выделений в почве и подстилке формируется аллелопатический режим, который является особым экологическим фактором. Аллелопатически активные вещества опада и лесной подстилки имеют сложный химический состав. В них преобладают органические кислоты и фенольные соединения, имеющие значительную физиологическую активность. Они накапливаются в почве и в какой-то мере инактивируются в зависимости от экотопов [6,8]. По данным Прокушкина С.Г. ингибирующий эффект подстилки оказывает негативное влияние на восстановительные процессы в сосняках [8].В почвах под некоторыми древесными интродуцентами отмечено повышение активности ряда ферментов, угнетение прорастания семян и роста проростков кресс-салата при биотестировании почвенных образцов [5]. Целью нашей работы стало исследование биологической активности почвы искусственных сосновых лесов с различным состоянием и лесотаксационными показателями древостоев сосны, что почти не изучено в лесных культурах Прихоперья.

Объекты и методы исследования

Изучение фитоценозов сосновых лесов Балашовского лесничества нами выполнено в 2011-2013 г. на пробных площадях. Подбирались участки леса в возрасте 50-80 лет с различным уровнем антропогенных нарушений, патологий, повреждений пожарами. Рельеф равнинный и почвы супесчаные суховатые, одинаковые во всех вариантах. [2]. Изучалось прорастание семян кресс-салата на почве разных участков, разного состояния, нарушенности, видового состава путем прямого биотестирования. Семена кресс-салата увлажняли водой. Контроль выращивался на фильтровальной бумаге в чашках Петри. Одинаковые навески почвы помещали в чашки Петри, в каждую из них высевалось по 100 штук семян кресс-салата. Опыты проводились в трехкратной повторности. Во всех вариантах учитывали число проросших семян, длину проростков и корней. Подсчёт всхожести, замеры длины проростков и корней проводились после прекращения прорастания семян в контрольных вариантах. Почва была отобрана на изученных пробных площадях, под деревьями разного класса жизненного состояния по В.А. Алексееву [1]. Проведена статистическая обработка данных.

Результаты исследований

В таблице 1 приведены показатели динамики биологической активности почвы в сосновых культурах. Видно, что в 2013 году число проросших семян кресс-салата составило 7,3-31,6 % от контроля, длина проростков стимулировалась в слабонарушенных участках исследования на 33-48 %. На пробной площади № 3 длина проростков меньше на 7,5-22,2 %, чем в контроле. По данным 2012 года число наблюдалось угнетение прорастания семян кресс-салата на 6,5-28,1 %, а длина проростков везде меньше на 13,3-49,3 % по сравнению с контролем.

Таблица 1

Биологическая активность почвы в лесных культурах различного состояния

Вариант	Число проросших семян кресс-салата		Длина проростков семян кресс-салата
	штук	%	мм	%
2013 год
Контроль	97.0±0.12	100.0	2.7±0.06	100.0
№ 7 относительно здоровые, слабонарушенные в с. Б. Мелик	90.1±0.12	92.7	4.0±0.06	148.1
№ 7 ослабленные в с. Б. Мелик	80.0±0.06	82.3	3.6±0.06	133.3
№ 3 изреженные относительно здоровые деревья в с. Мача	75.3±0.06	77.4	2.5±0.06	92.5
№ 3 ослабленные в с. Мача	66.6±0.06	68.4	2.1±0.06	77.8
2012 год
контроль	92.6 ±0.12	100.0	7.5±0.06	100.0
№6 изреженный смешанный древостой	70.0±0.06	75.6	4.8±0.06	64.0
№ 7 относительно здоровые, слабонарушенные в с. Б. Мелик	80.0±0.06	86.4	6.5±0.06	86.7
№ 4 изреженные относительно здоровые деревья в с. Мача	66.6 ±0.12	71.9	3.8±0.06	50.7
№ 3 изреженные относительно здоровые деревья в с. Мача	86.6±0.12	93.5	6.5±0.06	86.7
№ 5 изреженный смешанный древостой	83.3±0.06	89.6	7.5±0.06	100.0

В разные годы исследований особенности биологической активности почвы в сосновых насаждениях с различным состоянием сохраняется. В относительно здоровых высокополнотных сосновых насаждениях биологическая активность почвы минимальная, в изреженных и ослабленных сообществах наблюдается значительное угнетение прорастания семян и роста проростков кресс-салата по сравнению с контролем. Возможно, это связано с различной инактивацией сапролинов подстилки сосны. Н.М. Матвеев [6,7] установил, что в сосновых лесах большая инактивация сапролинов характерна для суховатых почв, а с увеличением увлажнения эти показатели уменьшаются. Автор связывает данное явление с интенсивностью микробиологических процессов. В наших опытах изреженные насаждения, имеющие больший приток света и тепла, и следовательно более сильное иссушение почвы, чем в высокополнотных сосняках.

Формирование биологической активности почвы может быть связано кроме сосны и другими растениями. На пробной площади № 3 произошло снижение прорастания семян на 14-24%, что возможно связано с разрастанием мощного травяного покрова из вейника наземного [3]. Вейник наземный имеет значительную аллелопатическую активность. Его водные вытяжки из листьев и корней тормозят прорастание семян сосны и ели [4,9]. На пробной площади №5 древостои сосны с составом 6С2Д2Яс в возрасте 50 лет и полнотой 0,5-0,6 имеют индекс жизненного состояния 56,5%. Количество проросших семян сосны здесь на 17% меньше, чем в контроле. Нами установлено, что сапролины лесной подстилки ряда древесных растений угнетали прорастание семян сосны на 35,1-74,1 %. Наибольшая биологическая активность отмечена в вариантах с дубом, вязом, осиной. Аналогичные изменения под влиянием данного фактора происходили с длиной проростков и корней прорастающих семян сосны [3]. Сапролины дуба угнетают прорастание семян сорных и степных растений [7].

Заключение

Почвы в сосновых культурах имеют значительную биологическую активность, что в той или иной мере формирует устойчивость фитоценозов сосны к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам [6,7]. По Н.М. Матвееву почва имеет определенную инактивирующую способность к растительным выделениям. Активность сапролинов обеспечивает существенное проявление аллелопатического фактора [6,7]. Биологическая активность почв, связанная с различными видами древесных и вейника наземного может ослаблять древостои сосны и провоцировать различные патологии.

Литература

1.Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев //Лесоведение. 1989. №4. С.51-57.

2.Горина П. А., Золотухин А. И. Динамика травяного покрова сосновых лесов различного состояния в Прихоперье. Журнал «Научное обозрение» 5, 2011.с 39-50.

3.Горина П.А., Золотухин А.И. Биологическая активность лесной подстилки и почвы сосновых культур различного видового состава и состояния в Балашовском районе // Мониторинг биоразнообразия экосистем степной и лесостепной зон: материалы Всерос. Науч.-практич. Конференции/ под редакцией А. И. Золотухина.- Балашов : Николаев, 2012.-208 с. -с 51-55.

4.Злобин Ю.М. Опыт экспериментального изучения колинов растений вырубок и их влияние на подрост сосны // Тезисы докладов по эксп. Геоботанике. Казань, 1962. С. 74-76.

5.Кавеленова Л. М., Е.А. Вандышева, С.А. Розно. Влияние древесных интродуцентов на некоторые показатели почвы в условиях дендрария Ботанического сада // Самарская Лука. 2008. – Т. 17, № 2(24). – С. 407-415.

6.Матвеев Н. М., Значение аллелопатии в формировании видового состава и развития древостоя в естественных и искусственных лесонасаждениях // Вопросы лесной биогеоценологии экологии и охраны природы в степной зоне: межв. сборник. Куйбышев,1979. Вып. 4. С. 27-44.

7.Матвеев Н.М. Аллелопатия как фактор экологической среды. -Самара: Кн. Изд-во, 1994.-206с.

8.Прокушкин С.Г. Водорастворимые органические вещества сосновых подстилок и их аллелопатическая роль./ С. Г. Прокушкин, Р. А. Степень, А. С. Прокушкин, Л. Н. Каверзина. Химия растительного сырья. 1998. № 3. С. 13–20.

9.Шумаков В.С. Влияние водных экстрактов из злаков на прорастание семян сосны и ели // Лесное хозяйство, 1962, №5. С. 18.