1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 12, 2019

Почвоведение, 2019, № 12, стр. 1513-1523

Влияние пожаров на свойства степных почв Зауралья

И. М. Габбасова a, *, Т. Т. Гарипов a, М. А. Комиссаров a, Р. Р. Сулейманов a, Я. Т. Суюндуков b, Р. Ф. Хасанова b, Л. В. Сидорова a, А. В. Комиссаров c, А. Р. Сулейманов a, Ф. И. Назырова a

a Уфимский институт биологии УФИЦ РАН
450054 Уфа, пр. Октября, 69, Россия

b Институт стратегических исследований Республики Башкортостан
450008 Уфа, ул. Кирова, 15, Россия

c Башкирский государственный аграрный университет
450001 Уфа, ул. 50-летия Октября, 34, Россия

* E-mail: gimib@mail.ru

Поступила в редакцию 28.02.2019
После доработки 04.04.2019
Принята к публикации 25.05.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Исследовано влияние пожаров различной давности (1 нед., 1.5 и 2 мес., 1 и 2 года) на свойства чернозема текстурно-карбонатного в Зауральской степной зоне (Россия, Республика Башкортостан, Челябинская область). Образцы почв отбирали послойно 0–5, 5–10 и 10–20 см летом 2018 г. После пожаров содержание углерода увеличилось в слое 0–5 см на 8.7–12.0% относительно исходного, а питательных элементов (азота, фосфора и калия) резко возросло и оставалось на этом уровне в течение двух лет. Значения рН в гумусово-аккумулятивном горизонте стали больше фоновых на 1.5 ед. Выявлена корреляция между рН и содержанием обменных кальция (r = 0.57), калия (r = 0.58) и натрия (r = 0.65) при p < 0.001 и тенденция к повышению содержания обменного натрия. Почва фоновых участков содержала в среднем 0.11 ± 0.01% сухого остатка, на горелых его количество возросло до 0.17 ± 0.02%, местами до 0.56%, суммарный эффект токсичных ионов – до 0.50 смоль(экв) Cl–, что свидетельствует о риске развития засоления; при этом состав анионов остался сульфатно-гидрокарбонатным. Через неделю после пожара активность дегидрогеназы, уреазы и протеазы была ниже на 8–11, инвертазы – на 18%. Через 1.5 мес. активность дегидрогеназы, инвертазы и протеазы превысила фоновые уровни, а уреазы – через год. Кислотность почвы приблизилась к допожарному уровню через 2 года. В целом пожары являются важным экологическим фактором современного почвообразования в степных экосистемах, имеющим как отрицательные, так и положительные последствия.

Ключевые слова: степные пожары, чернозем текстурно-карбонатный (Haplic Chernozems (Loamic, Tonguic)), физико-химические свойства, засоление почв, ферментативная активность

ВВЕДЕНИЕ

Пожары в степи являются важным экологическим фактором, влияющим на состояние растительности и почвы. Исследованию их последствий в степных экосистемах Зауралья посвящено немало работ, в которых в основном рассматривались растительные сообщества [1, 3, 15, 16] и фауна членистоногих [13]. При этом выявлена не только отрицательная, но и положительная роль воздействия пожаров на растительность.

Многие авторы отмечают существенные постпирогенные изменения свойств почв: в содержании органического вещества, доступности питательных элементов, биологической активности в зависимости от температуры, продолжительности огня, состава горючего материала, структуры и влажности почв в первое время после прохождения огня [5–9, 18, 20, 21]. Например, в работе [23] показано заметное подщелачивание почвенного раствора, расширение соотношения C : N, увеличение количества доступного фосфора, почти десятикратное возрастание содержания сульфат-ионов и аммонийного азота при снижении нитратного. При очень интенсивном пожаре содержание зольных элементов также возрастает, а органического углерода и азота – снижается [24]. Кроме того, изменения химических свойств почв могут быть связаны и с процессами послепожарной эрозии и переотложения сгоревшего материала [31, 34]. Как правило, сразу после пожара жизнедеятельность микробного сообщества почвы подавляется: снижается биомасса, численность и видовой состав бактерий и грибов [12, 25, 27, 29], даже после восстановления многих свойств экосистемы структура бактериального сообщества может отличаться от первоначальной [30].

Информация о постпирогенной трансформации свойств почв степи региона практически отсутствует. Очевидно, общие тенденции изменения свойств почв степи во многом соответствуют таковым в лесных экосистемах после низовых пожаров, когда сгорает только травяно-кустарничковый покров и лесная подстилка [4, 6, 11]. Специфика условий почвообразования в Зауральской степи, а именно засушливость климата, засоленность материнских пород и грунтовых вод, относительно меньшая продуктивность степной растительности, определяет некоторые особенности этих процессов.

Цель работы – изучение влияния степных пожаров на физико-химические свойства и ферментативную активность почв.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на целинных почвах в Зауральском равнинном агропочвенном округе степной зоны (рис. 1). Узкая полоса Зауральской равнины имеет общий наклон к востоку, к долине р. Урал. Равнинный рельеф осложнен всхолмлениями и озерными впадинами. Климат умеренно теплый, засушливый. Средняя июльская температура воздуха +18–20°С, средняя январская – –17°С. Количество осадков 270–308 мм, из них летом выпадает 41–247 мм. Засухи часты и продолжительны, их повторяемость – 40–50%. Испарение влаги в степи летом составляет 10–15 мм/сут, на каменистой степи возрастает до 20 мм/сут [17, 22].

Предгорные районы и часть прилегающей равнины сложены вулканогенными породами: порфиритами, андезитами, диабазами, туфами, туфобрекчиями. Морские трансгрессии и отступления юрского, затем третичного морей оставили в наследство засоленность грунтов [14]. Почвообразующие породы представлены в основном карбонатными, делювиальными и элювиально-делювиальными отложениями. На них сформированы преимущественно черноземы текстурно-карбонатные тяжелосуглинистые и легкоглинистые (Haplic Chernozems (Loamic or Clayic, Tonguic)). Их характерным морфологическим признаком является темно-серая с буроватым оттенком окраска гумусового горизонта (AU) и резко выраженная языковатость и затечность текстурно-карбонатного гор. CAT. Поскольку мощность гор. AU редко превышает 20 см, для исследования отобрали смешанные образцы из пяти точек из слоев 0–5, 5–10 и 10–20 см. Исследования проводили через неделю, 1.5 и 2 мес., 1 и 2 года после прохождения пожаров.

Геоинформационная характеристика участков фоновых и пирогенных почв представлена в табл. 1. Лабораторно-аналитические исследования проводили общепринятыми методами [2]: содержание углерода – по Тюрину с окончанием по Орлову и Гриндель; щелочногидролизуемого азота – по Корнфилду; подвижного фосфора и калия – по Чирикову; кальция и магния – трилонометрическим методом; обменного натрия по методу Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой; реакцию среды – потенциометрически. Для определения содержания и состава солей использовали стандартную водную вытяжку в соотношении 1 : 5. Ферментативную активность почвы определяли по [19]: уреазы по методу Щербакова и Райхинштейна, инвертазы по – Щербаковой, протеазы – по Галстяну с окончанием по Лоури и др., дегидрогеназы – по Ленарду.

Таблица 1.  

Геоинформационная характеристика участков

№ участка Время после пожара Координаты и высота над ур. м., м Местоположение, растительность, общее проективное покрытие (ОПП) Состояние участка при полевом обследовании (1 июля 2018 г.)
Челябинская область, Агаповский р-н
1, фон к № 2–6 – 53.265976 N
58.919463 E
H = 364 		В 5 км к северо-востоку от п. Первомайский. Ковыльно-разнотравная степь с доминированием ковыля Залесского. ОПП 80–90%
2 1.5 мес. 53.264914 N
58.919909 E
H = 364 		В 150 м к югу от фона. Ковыльно-разнотравная степь с доминированием ковыля Залесского. ОПП 40–50%
3 1.5 мес. 53.263682 N
58.921111 E
H = 363 		В 100 м к юго-востоку от участка 2, Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля. ОПП 30–40%
4 1.5 мес. 53.265793 N
58.924426 E
H = 370 		В 300 м к северу от участка 2. Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля Залесского. ОПП 30–40%
5 1.5 мес. 53.266036 N
58.924239 E
H =370 		В 100 м к северу от участка 4.
Луговая степь с доминированием караганы кустарниковой. ОПП 20–30%
6 1.5 мес. 53.263322 N
58.931357 E
H = 372 		В 500 м к востоку от участка 2.
Луговая степь с доминированием караганы кустарниковой. ОПП 30–40%
7, фон к № 8, 9 – 53.172373 N
58.997944 E
H = 342 		В 5 км к северу от от п. Янгельский. Ковыльно-разнотравная степь с доминированием ковыля Залесского. ОПП 80–90%
8 1 год 53.172099 N
58.996099 E
H = 343 		В 200 м к юго-западу от фона. Овсецово-ковыльная степь с доминированием овсеца пустынного. ОПП 50–60%
9 2 года 53.172481 N
58.996254 E
H = 341 		В 100 м к северу от участка 8. Ковыльно-разнотравная степь с доминированием ковыля Залесского. ОПП 75–85%
Республика Башкортостан, Баймакский район
10, фон к № 11 – 52.740111 N
58.754507 E
H = 343 		В 6 км к востоку от г. Сибай. Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля Лессинга. ОПП 90–95%
11 1 нед. 52.739548 N
58.753646 E
H = 342 		В 6 км к востоку от г. Сибай.
Свежий степной пал ОПП 2–5%
12, фон к № 13 – 52.661865 N
58.582534 E
H = 431 		В 1 км к северо-востоку от д. Хасаново. Остепненный послелесный луг с доминированием вейника наземного. ОПП 85–95%
13 2 мес. 52.661159 N
58.583976 E
H = 429 		В 300 м к востоку от фона. Остепненный послелесный луг с доминированием вейника наземного. ОПП 30–40%
14, фон к № 15, 16 – 52.663811 N
58.595226 E
H = 418 		В 2 км к северо-востоку от д. Хасаново. Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля Лессинга. ОПП 80–90%
15 2 мес. 52.664910 N
58.593627 E
H = 418 		В 100 м к северу от фона.
Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля Лессинга. ОПП 25–35%
16 2 мес. 52.666062 N
58.597329 E
H = 415 		В 100 м к востоку от участка 15.
Ковыльно-разнотравная каменистая степь с доминированием ковыля Лессинга. ОПП 25–35%

Результаты обрабатывали статистически в программе Microsoft Excel 2010.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологические свойства почв после прохождения пожара изменялись незначительно и только в верхнем 0–5 см слое: на поверхности осталась зола сгоревших растений и войлока, потемнела окраска почвы, сложение стало более рыхлым. Эти изменения в скором времени нивелировались, и уже через 1.5–2 мес. очевидным оставалось только наличие зольной присыпки на поверхности почвы. Более существенное влияние пожары оказали на физико-химические свойства почв. Черноземы текстурно-карбонатные характеризуются нейтральной и близкой к ней реакцией среды и высоким содержанием обменных катионов, в составе которых преобладает кальций. После прохождения пожаров наблюдалось подщелачивание почвенного раствора, наиболее ярко выраженное в слое 0–5 см (табл. 2). Через неделю после пожара значения рН были выше фоновых на 1.5 ед., реакция среды перешла из близкой к нейтральной в категорию слабощелочная. Со временем эти различия постепенно снижались, и через 2 года значения рН водной суспензии почвы соответствовали допожарному уровню. В целом изменение актуальной кислотности положительно коррелировало с содержанием обменных катионов: с обменными кальцием и калием r = 0.58; с натрием – 0.65 (при p < 0.001; n = 48). При этом в слое 0–5 см коэффициент корреляции с содержанием кальция достигал 0.78 (при p < 0.001; n = 16). В отличие от содержания кальция, содержание магния в почвах существенно не изменилось. Содержание обменного натрия в почвенно-поглощающем комплексе фоновых почв по сравнению с содержанием кальция и магния очень невелико (0.17 ± 0.01 смоль(экв)/кг, n = 15), но тенденция к его постпирогенному повышению до 0.23 ± 0.01 смоль(экв)/кг (n = 33) может стать одним из факторов, способствующих развитию солонцового процесса.

Таблица 2.  

Химические свойства почв

№ участка Слой, см С, % рН Н2О Обменные катионы, смоль(экв)/кг Nщел Р2О5подв К2Оподв Сухой остаток, %
Ca2+ Mg2+ Na+ мг/кг
1, фон к № 2–6 0–5 3.67 6.2 34 8 0.21 322 29 250 0.11
5–10 3.61 6.1 35 8 0.21 322 19 95 0.13
10–20 3.51 6.0 32 8 0.19 308 16 75 0.10
2 (1.5 мес.) 0–5 4.08 7.5 39 8 0.29 448 200 750 0.19
5–10 3.76 7.2 37 7 0.23 336 94 245 0.14
10–20 3.71 7.3 38 7 0.29 308 80 180 0.17
3 (1.5 мес.) 0–5 3.99 6.9 39 9 0.29 392 167 650 0.32
5–10 3.71 7.0 38 9 0.22 308 62 500 0.13
10–20 3.69 6.6 38 10 0.19 252 35 220 0.10
4 (1.5 мес.) 0–5 3.92 6.7 37 7 0.25 364 45 500 0.15
5–10 3.72 6.2 35 8 0.23 266 22 190 0.12
10–20 3.74 6.1 34 10 0.13 224 18 90 0.12
5 (1.5 мес.) 0–5 3.79 7.4 37 7 0.34 364 82 500 0.15
5–10 3.55 7.5 36 6 0.33 224 51 600 0.13
10–20 3.58 7.6 32 7 0.23 210 52 450 0.12
6 (1.5 мес.) 0–5 4.14 7.2 41 11 0.35 840 762 1100 0.56
5–10 3.85 6.9 36 10 0.33 336 73 200 0.16
10–20 3.76 6.8 33 8 0.23 336 47 205 0.15
7, фон к № 8, 9 0–5 3.64 6.7 35 7 0.21 343 56 300 0.13
5–10 3.51 6.7 34 8 0.21 250 37 105 0.10
10–20 3.42 6.5 33 9 0.19 202 32 90 0.08
8 (1 год) 0–5 3.72 7.2 40 9 0.26 364 217 900 0.15
5–10 3.53 7.1 33 7 0.22 238 104 400 0.14
10–20 3.46 6.6 36 9 0.21 182 51 175 0.15
9 (2 года) 0–5 3.82 6.9 41 10 0.27 420 216 700 0.15
5–10 3.54 6.8 34 9 0.32 280 69 450 0.13
10–20 3.67 6.5 33 10 0.20 224 77 210 0.10
10, фон к № 11 0–5 3.40 6.2 31 8 0.13 252 84 190 0.06
5–10 3.34 6.1 31 8 0.13 252 67 135 0.10
10–20 3.35 6.5 34 9 0.23 168 106 65 0.12
11 (1 нед.) 0–5 3.65 7.7 40 6 0.17 364 163 450 0.13
5–10 3.43 7.2 36 5 0.16 280 91 155 0.19
10–20 3.40 6.8 37 8 0.23 196 105 110 0.12
12, фон к № 13 0–5 3.58 6.7 36 10 0.19 448 21 105 0.16
5–10 3.63 6.5 36 9 0.14 420 16 70 0.11
10–20 3.56 6.4 34 10 0.13 364 16 65 0.10
13 (2 мес.) 0–5 4.01 7.0 38 7 0.23 532 42 450 0.39
5–10 3.85 6.8 32 9 0.19 392 19 135 0.19
10–20 3.72 6.4 34 10 0.15 336 16 80 0.14
14, фон к № 15, 16 0–5 3.40 6.0 29 9 0.18 364 34 195 0.10
5–10 3.32 6.0 26 9 0.13 336 19 100 0.09
10–20 3.31 6.2 27 8 0.09 252 16 86 0.09
15 (2 мес.) 0–5 3.67 6.4 34 7 0.22 476 52 550 0.21
5–10 3.64 6.3 36 8 0.16 364 24 240 0.13
10–20 3.56 6.2 35 6 0.09 252 24 160 0.10
16 (2 мес.) 0–5 3.82 7.3 35 8 0.28 616 89 1500 0.26
5–10 3.75 6.4 36 8 0.18 364 35 450 0.17
10–20 3.65 6.2 36 9 0.15 420 24 145 0.12

Валовое содержание гумуса в черноземах текстурно-карбонатных соответствует среднему уровню – 5.9–6.3%. Многие авторы указывают на увеличение содержания углерода в почве вследствие сгорания растительного материала как в лесных, так и степных экосистемах [7, 9, 18, 21, 25, 28]. В наших исследованиях максимальное увеличение (8.7–12.0% относительно исходного содержания) отмечено в слое 0–5 см через 1.5–2 мес. Со временем различия сглаживались и через два года составили 3.7%. Эта тенденция прослеживалась и в нижележащих слоях. Содержание потенциально доступного для растений щелочногидролизуемого азота вследствие пожара, как правило, возрастало приблизительно на 100 мг/кг почвы в верхнем 0–5 см слое и почти не изменялось в слое 10–20 см. Его повышенные концентрации сохранялись в течение двух лет исследований. Целинные черноземы текстурно-карбонатные Южноуральского региона характеризуются низкой и средней обеспеченностью подвижным фосфором, высокой и очень высокой – калием. После прохождения пожара содержание этих элементов резко возрастало за счет веществ, образовавшихся при сгорании органического материала и оставалось на этом уровне в течение двух лет. Постпирогенные изменения в содержании элементов питания (N, P, K) на всех 10 горелых участках коррелировали между собой (r = 0.56–0.68 при p < 0.01; n = 33).

Рис. 1.

Схема расположения участков.

Одним из важнейших факторов, способствующих опустыниванию степных ландшафтов, является засоление почв. После прохождения пожаров в верхних слоях почвы могут накапливаться водорастворимые соли [32, 33]. Помимо поступления с золой от сгоревшего органического материала они в условиях повышенной температуры могут подниматься по почвенному профилю вверх при наличии минерализованных грунтовых вод и/или солесодержащих подстилающих пород. В наших исследованиях почвы всех фоновых участков не были засолены (табл. 2) и содержали в среднем 0.11 ± 0.01% сухого остатка, на горелых его количество возросло до 0.17 ± 0.02%, максимальное значение составило 0.56%. На этом участке почва оказалась слабозасоленной и по суммарному эффекту содержания токсичных ионов (${\text{HCO}}_{{\text{3}}}^{ - },$ Cl–, ${\text{SO}}_{{\text{4}}}^{{{\text{2}} - }}$), выраженному в смоль(экв) Cl–/кг почвы (табл. 3). В целом увеличение содержания нетоксичных солей обусловлено увеличением количества кальция и особенно калия в постпирогенных почвах, при этом состав анионов водной вытяжки остается сульфатно-гидрокарбонатным.

Таблица 3.  

Состав водной вытяжки почвы

№ участка, слой, см (время после пожара) ${\text{HCO}}_{3}^{ - }$ Cl– ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }}$ Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Сумма солей, % Суммарный эффект токсичных ионов*, смоль(экв) Cl–/кг почвы
смоль(экв)/кг почвы токсич-ных нетоксич-ных
1, 0–5 (фон к № 2, 6) 1.08 0.06 0.7 0.72 0.21 0.2 0.71 0.036 0.115 0.21
2, 0–5 (1.5 мес.) 0.84 0.08 1.0 0.6 0.3 0.2 0.82 0.036 0.118 0.21
6, 0–5 (1.5 мес.) 2.0 0.27 3.9 2.3 0.8 0.3 2.77 0.07 0.420 0.50
6, 10–20 (1.5 мес.) 0.64 0.08 1.1 0.43 0.2 0.1 1.09 0.028 0.123 0.18
10, 0–5 (фон к № 11) 0.6 0.06 0.52 0.48 0.14 0.2 0.36 0.027 0.066 0.15
11, 0–5 (1 нед.) 0.72 0.08 0.64 0.68 0.18 0.2 0.38 0.025 0.087 0.15
12, 0–5 (фон к № 13) 0.28 0.10 1.12 0.6 0.15 0.24 0.51 0.025 0.089 0.16
13, 0–5 (2 мес.) 0.34 0.12 1.41 0.63 0.16 0.3 0.78 0.03 0.114 0.18

Примечание. Токсичные ионы: ${\text{CO}}_{{\text{3}}}^{{{\text{2}} - }},$ ${\text{HCO}}_{{\text{3}}}^{ - },$ Cl–, ${\text{SO}}_{{\text{4}}}^{{{\text{2}} - }}.$

Как известно, ферментативная активность почв (ФАП) в значительной степени определяется поступлением в почву экзо- и эндоферментов почвенных микроорганизмов, корней растений и продуктов жизнедеятельности разных представителей фауны. Поскольку пожары оказывают большое влияние на эти факторы [20], изменяется и ФАП, но информации об этом аспекте пирогенеза недостаточно. После лесных пожаров активность почвенных ферментов заметно снижалась [8, 26, 29], в отличие от них в почвах степей она изменялась разнонаправленно (табл. 4).

Таблица 4.  

Ферментативная активность почв (в слое 0–5 см)

№ участка
(время после пожара) 		Дегидрогеназа, мг формазана за 24 ч/г Инвертаза, мг N–NH3 за 3 ч/г Уреаза, мг N–NH3 за 3 ч/г Протеаза, мг аминного азота за 24 ч/г
1 (фон к № 2–6) 8.18 48.02 5.99 18.06
2 (1.5 мес.) 9.62 63.58 5.19 19.01
3 (1.5 мес.) 8.83 67.99 4.49 19.48
4 (1.5 мес.) 9.15 73.62 3.61 19.46
5 (1.5 мес.) 9.04 74.97 5.13 19.64
6 (1.5 мес.) 4.26 59.90 3.38 22.93
7 (фон к № 8, 9) 7.90 77.80 3.87 18.12
8 (1 год) 8.15 83.18 4.61 19.10
9 (2 года) 8.29 90.89 4.80 19.56
10 (фон к № 11) 1.99 21.07 1.65 19.15
11 (1 нед.) 1.79 17.39 1.47 17.63
12 (фон к № 13) 8.27 79.27 8.23 19.83
13 (2 мес.) 9.38 90.65 8.14 19.86
14 (фон к № 15, 16) 5.42 53.78 6.67 18.06
15 (2 мес.) 9.10 84.77 6.39 20.03
16 (2 мес.) 10.71 66.15 5.86 21.33

Для черноземов текстурно-карбонатных Зауральской степной зоны характерен широкий разброс в показателях ферментативной активности в зависимости от природных и, особенно, антропогенных факторов. Так, на участке 10, расположенном вблизи отвалов медно-цинково-колчеданного месторождения, активность дегидрогеназы, инвертазы и уреазы в почве в 2–4 раза меньше, чем на экологически более чистых участках. В первую неделю после пирогенного воздействия в черноземе текстурно-карбонатном активность дегидрогеназы, уреазы и протеазы снизилась на 8–11, а инвертазы, участвующей в трансформации углеводов – на 18%. Практически на всех участках, где после пожара прошло 1.5 мес., активность дегидрогеназы, инвертазы и протеазы превысила фоновые уровни. В отличие от них активность уреазы, катализирующей гидролиз мочевины, восстановилась через год. Следует отметить, что на участке с наибольшим содержанием токсичных солей наблюдалось ингибирование уреазы и дегидрогеназы, активность которых снизилась на 44–48%.

Относительно быстрое восстановление ФАП по всей видимости связано с нормализацией микрофлоры и питательного режима почв, восстановлением проективного покрытия, которое после раннелетних пожаров достигало 40% уже через 1.5–2 мес. Очевидно, через 1–2 года после пожара происходит интенсификация дернового процесса, чему способствует также минимальный риск развития эрозионных процессов [10] в условиях выровненного рельефа и интенсивного зарастания горелых участков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

После прохождения степных пожаров свойства чернозема текстурно-карбонатного изменяются в основном в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта: реакция почвенного раствора подщелачивается, в составе обменных катионов возрастает содержание кальция и натрия, увеличивается содержание углерода и обеспеченность почвы щелочногидролизуемым азотом, подвижным фосфором и обменным калием. Пирогенное воздействие сопровождается увеличением содержания водорастворимых солей, в основном, за счет нетоксичных соединений кальция и особенно калия, а состав анионов остается сульфатно-гидрокарбонатным.

В первую неделю после прохождения пожара ФАП снижается, но активность дегидрогеназы, инвертазы и протеазы восстанавливается через полтора месяца, а уреазы – через год.

Таким образом, пожары являются важным экологическим фактором современного почвообразования в степных экосистемах, имеющим как положительные (обогащение элементами питания, нейтрализация кислотности, увеличение ФАП), так и отрицательные последствия (увеличение содержания водорастворимых солей и обменного натрия), что повышает риск развития процессов засоления и осолонцевания почв и опустынивания степных ландшафтов.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России № 075-00326-19-00 по теме № АААА-А18-118022190102-3 и частично поддержана грантом РФФИ № 18-34-00477. Часть результатов была получена с использованием оборудования ЦКП “Агидель”.

Список литературы

  1. Абдулина К.Х., Юнусбаев У.Б., Янтурин С.И. Влияние палов на живую надземную фитомассу степей Башкирского Зауралья // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2008. Т. 13. № 1. С. 23–24.

  2. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.

  3. Анилова Л.В., Шорина Т.С., Пятина Е.В. К вопросу о влиянии пирогенного фактора на растительный покров степей Оренбургского Предуралья // Изв. Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2011. № 12(131). С. 19–20.

  4. Габбасова И.М., Гарипов Т.Т., Сулейманов Р.Р., Комиссаров М.А., Хабиров И.К., Сидорова Л.В., Назырова Ф.И., Простякова З.Г., Котлугалямова Э.Ю. Влияние низовых пожаров на свойства и эрозию лесных почв южного Урала (Башкирский государственный природный заповедник) // Почвоведение. 2019. № 4. С. 412–421. https://doi.org/10.1134/S0032180X19040075

  5. Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р., Ситдиков Р.Н., Гарипов Т.Т. Пирогенная деградация торфяных почв // Почвоведение. 2005. № 6. С. 724–730.

  6. Геннадиев А.Н., Цибарт А.С. Факторы и особенности накопления пирогенных полициклических ароматических углеводородов в почвах заповедных и антропогенно-измененных территорий // Почвоведение. 2013. № 1. С. 32–40. https://doi.org/10.7868/S0032180X13010024

  7. Горбунова Ю.С., Девятова Т.А., Григорьевская А.Я. Влияние пожара на почвенный и растительный покров лесов центрального Черноземья России // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 4(61). С. 76–85.

  8. Девятова Т.А., Горбунова Ю.С. Изменение ферментативной активности почв в черноземе выщелоченном при пирогенном воздействии // Вестник Воронежского гос. ун-та. Сер. Химия. Биология. Фармация. 2012. № 2. С. 136–143.

  9. Дымов А.А., Габов Д.Н., Дубровский Ю.А. Пирогенные изменения подзолов иллювиально-железистых (средняя тайга, Республика Коми) // Почвоведение. 2014. № 2. С. 144–154. https://doi.org/10.7868/S0032180X14020051

  10. Комиссаров М.А., Габбасова И.М. Эрозия агрочерноземов при орошении дождеванием и моделировании осадков в Южной лесостепи Башкирского Предуралья // Почвоведение. 2017. № 2. С. 264–272. https://doi.org/10.7868/S0032180X17020071

  11. Краснощеков Ю.Н. Почвы горных лесов Прибайкалья и их трансформация под влиянием пожаров // Почвоведение. 2018. № 4. С. 387–401. https://doi.org/10.7868/S0032180X18040019

  12. Максимова Е.Ю., Кудинова А.Г., Абакумов Е.В. Функциональная активность почвенных микробных сообществ постпирогенных островных сосновых лесов г. Тольятти Самарской области // Почвоведение. 2017. № 2. С. 249–255. https://doi.org/10.7868/S0032180X17020113

  13. Немков В.А., Сапига Е.В. Влияние пожаров на фауну наземных членистоногих заповедных степных экосистем // Экология. 2010. № 2. С. 141–147.

  14. Почвы Башкортостана. Т. 1: Эколого-генетическая и агропроизводственная характеристика. Уфа: Гилем, 1995. 384 с.

  15. Рябинина З.Н., Ятурин С.И., Рябцов С.Н., Абдулина К.Х., Юнусбаев У.Б. Роль степных пожаров в формировании растительного покрова Южного Урала. Уфа: Гилем, 2010. 220 с.

  16. Рябцов С.Н. Формирование степного биогеоценоза под воздействием пирогенного фактора // Безопасность в техносфере. 2012. Т. 1. № 1. С. 17–19.

  17. Селянинов Г.Т. Перспективы развития субтропического хозяйства СССР в связи с природными условиями. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1961. 195 с.

  18. Старцев В.В., Дымов А.А., Прокушкин А.С. Почвы постпирогенных лиственничников средней Сибири: морфология, физико-химические свойства и особенности почвенного органического вещества // Почвоведение. 2017. № 8. С. 912–925. https://doi.org/10.7868/S0032180X17080111

  19. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.

  20. Хилова Е.С. Влияние пирогенного фактора на биологическую активность почв степных ландшафтов // Изв. Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2017. № 4(66). С. 213–216.

  21. Чевычелов А.П., Шахматова Е.Ю. Постпирогенные полициклические почвы в лесах Якутии и Забайкалья // Почвоведение. 2018. № 2. С. 243–252. https://doi.org/10.7868/S0032180X18020120

  22. Чибилев А.А. Природа Оренбургской области. Ч. 1. Физико-географический и историко-географический очерк. Оренбург, 1995. 128 с.

  23. Blank R.R., Allen F., Young J.A. Growth and elemental content of several sagebrush-steppe species in unburned and post-wildfire soil and plant effects on soil attributes // Plant and Soil. 1994. V. 164. P. 35–41. https://doi.org/10.1007/BF00010108

  24. Emmerich W.E. Nutrient dynamics of rangelands burns in Southeastern Arizona // J. Range Management Archives. 1999. V. 52. P. 606–614.

  25. Erkovan S., Koc A., Gullap M.K., Erkovan H.I., Bilen S. The effect of fire on the vegetation and soil properties of ungrazed shortgrass steppe rangeland of the Eastern Anatolia region of Turkey // Turkish J. Agriculture Forestry. 2016. V. 40. P. 290–299. https://doi.org/10.3906/tar-1508-121

  26. Fernández-García V., Miesel J., Baeza M.J., Marcos E., Calvo L. Wildfire effects on soil properties in fire-prone pine ecosystems: Indicators of burn severity legacy over the medium term after fire // Appl. Soil Ecology. 2019. V. 135. P. 147–156. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.12.002

  27. Gliessman S.R. Agroecology: The Ecology of Sustainable Food Systems. Boca Raton. FL, USA: CRC Press/Taylor & Francis Publishing Group, 2006. p. 408.

  28. Gullap M.K., Erkovan S., Erkovan H.I., Koc A. Effects of fire on litter, forage dry matter production, and forage quality in steppe vegetation of eastern Anatolia, Turkey // J. Agricult. Sci.Technol. 2018. V. 20. P. 61–70.

  29. Moya D., González-De Vega S., Lozano E. et al. The burn severity and plant recovery relationship affect the biological and chemical soil properties of Pinus halepensis Mill. stands in the short and mid-terms after wildfire // J. Environ. Managem. 2019. V. 235. P. 250–256. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.01.029

  30. Pérez-Valera E., Goberna M., Verdú M. Fire modulates ecosystem functioning through the phylogenetic structure of soil bacterial communities // Soil Biol. Biochem. 2019. V. 129. P. 80–89. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.11.007

  31. Sankey J.B., Germino M.J., Sankey, T.T., Hoover A.N. Fire effects on spatial patterning of soil properties in sagebrush steppe, USA: a meta analysis // Int. J. Wildland Fire. 2012. V. 21. P. 545–556. https://doi.org/10.1071/WF11092

  32. Valko O., Deak B., Magura T. et al. Supporting biodiversity by prescribed burning in grasslands – A multi-taxa approach // Sci. Total Environ. 2016. V. 572. P. 1377–1384. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.184

  33. Valko O., Torok P., Deak B., Tothmeresz B. Prospects and limitations of prescribed burning as a management tool in European grasslands // Basic Appl. Ecol. 2014. V. 15. P. 26–33. https://doi.org/10.1016/j.baae.2013.11.002

  34. Wagenbrenner N.S., Germino M.J., Lamb B.K., Robichaud P.R., Foltz R.B. Wind erosion from a sagebrush steppe burned by wildfire: measurements of PM10 and total horizontal sediment flux // Aeolian Res. 2013. V. 10. P. 25–36. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2012.10.003

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал