Влияние трофической роли популяции лося (Alces alces L.) на процессы минерализации органического вещества почвы в экосистемах южной тайги Европейской России
Влияние трофической роли популяции лося (Alces alces L.) на процессы минерализации органического вещества почвы в экосистемах южной тайги Европейской
России
С. М. Разгулин. Институт лесоведения РАН. Е-mail: root@ilan. ras. ru
На протяжении 2017 и 2018 гг. исследовались результаты 25-летней изоляции участка елово-березового леса (6Е4Б, 100 лет, I класс бонитета) с дерново-среднеподзолистой почвой в Ярославской области от присутствия лося. Не получено однозначных изменений в содержании и сезонной динамике органического углерода, минерального и общего азота в почве неогороженного и огороженного участков, что отмечалось и ранее (Burkea et al., 2019). В среднем за годы исследования с мая по ноябрь в горизонтах почвы неогороженного участка (см) А0-А1(0-4) и А1(4-12) аммонифицировалось 5.7±0.3 и 3.4±0.3 гNм-2 нитрифицировалось
2.5±0.03 и 3.3±0.07 гNм-2, составляя в сумме 15±0.4 гNм-2минерализованного азота. В этих же горизонтах почвы огороженного участка продукция аммонификации составляла 3.8±0.5 и 3.4±
0.2 гNм-2, а нитрификация была равна 1.4±0.04 и 1.8±0.06 гNм-2соответственно, составляя в сумме 10±0.5 гNм-2 . Указанное различие в продуктивности процесса минерализации между участками достоверно при Р < 0.05. Присутствие лося в 1.5 раза увеличивает количество минерализованного азота почвы. Снижение продуктивности процесса на изолированной площади обеспечило уменьшение аммонификации в горизонте А0–А1 в 1.5 раза и снижение во всем профиле нитрифицированного азота в 1.7 раза по сравнению с неогороженным участком. От запасов Nобщ в верхнем и нижнем горизонтах почвы нетто-минерализованный азот составлял 7 и 5.3% на неогороженном участке и 3.7% в обоих горизонтах в изолированном варианте.
Продукция диоксида углерода из почвы насаждения за годы исследований была выше на изолированном участке, составляя 552±82 гCм-2 против 319±47 гCм-2 на неогороженной площади. Полученные данные противоречили результатам исследования экологического ряда южнотаежных березняков, где увеличение нетто-минерализации азота за вегетацию соответствовало увеличению продукции диоксида углерода как показателя деструкционных процессов почвы (Разгулин, 2017).
Копытные снижают нетто-минерализованный азот почвы при высокой численности популяции, достигающей 40 голов на 1000 га (Pastor et al., 1993). В районе исследований этот показатель не превышает 3 головы на 1000 га (Смирнов, 2007). Действие копытных на эмиссию
СО2 из лесных почв неоднозначно и зависит от трофности экотопов (Popma, Nadelhoffer, 2020).
При указанной плотности популяции лося, поступление азота с выделениями животного не превышает 0.012 гNм-2 год-1 и в реальности будет еще меньше, так как скорость минерализации
лосиных «шариков» крайне низка – 0.65% N в год (Pastor et al., 1993).
На исследуемых участках рябина была преобладающим видом, составляющим более 50% надземной биомассы подлеска. В неизолированном варианте ее высота не превышала 1.7 м с плоской, воронковидной кроной, регулярно объедаемой лосем. Листья имели черную кайму, листовая масса была ниже, чем на огороженной площади, в 2.3 раза (Смирнов, 2007). На экспериментальном участке рябина образовала сомкнутый ярус высотой 5–6 м с густой, хорошо облиственной кроной. На неогороженной площади трофические травмы кроны снижали продукцию фотосинтеза и ограничивали количество корневых экссудатов, поступающих в почву, что уменьшало эктомикоризацию тонких корней и вызывало депрессию респираторной функции почвы но, возможно, стимулировало минерализацию соединений азота почвы (Carline, Bardgett, 2005).
Одновременное измерение минерализации азота и эмиссии диоксида углерода из почвы дает возможность приближенно оценить взаимодействие деструкционных параметров и минерализации азота. Получаем, что на 1 г С-СО2 в почве изолированного участка минерализуется (Nм:С-СО2) 19 мг азота, а в почве контрольного участка в 2.5 раза больше – 47 мг. Несмотря на это, продуктивность фитоценозов на огороженном и неогороженном участках была близка.
В большинстве случаев содержание аммония, активность аммонификации и эмиссии диоксида углерода распределялись по нормальному закону. Однако присутствие лося изменяет распределение содержания аммония в верхнем горизонте почвы с нормального на огороженном участке на логнормальное на контрольной площади.
