Лабільні органічні сполуки лісової підстилки

Для формування цілісного уявлення про ґрунтовий резервуар Карбону органічних сполук необхідно встановити кількісні та якісні особливості основного попередника ОЧҐ, яким є фітодетрит. Порушення режиму надходження органічних сполук до катаболічного блоку екосистеми на будь якому рівні (фітомаса-некромаса-детрит-органічна частина ґрунту) призводить до переходу біогеоценозу на інший стаціонарний рівень. Тому, вкрай важливо забезпечити постійне, безперебійне надходження енергопластичних субстратів до кожної ланки “детритного конвеєру” (Чорнобай, 2000).

Відповідно до однієї із найпопулярніших на сьогоднішній день у лісовій екології моделей - кривої Ковінгтона (Covington, 1981), інтенсивне зменшення запасів Сорг в підстилках триває протягом 20 років після вирубки і лише через 50 років - вміст органічної речовини наближається до вихідних показників. Ці дані підтверджують і роботи сучасних дослідників (Ведрова, 2010.).

В цьому контексті особливе значення належить лабільним органічним сполукам у підстилках і, в першу чергу, їхнім водорозчинним формам. Розчинені органічні речовини підстилок першими потрапляють у мінеральний ґрунт, виступаючи середовищеутворювальним чинником для сапротрофів (Hilli, 2007).

Розчинення частини органічних сполук у воді призводить до виникнення стоку розчиненого органічного Карбону (РОК). Його міграція відбувається як за профілем, так і латерально. При цьому, частина РОК покидає межі ґрунтової екосистеми, а втрати цього елементу через вимивання поступаються за обсягом лише виносу Карбону за межі едафотопу внаслідок дихання ґрунту (Wetzel, 1992; Gödde, 1996).

В органічних горизонтах лісових ґрунтів (Federer, 1982) або лісових підстилках концентрація РОК складає переважно 10-150 мг∙л-1, а мінеральних - 0,5 - 30 мг∙л-1 (Jardine et al., 1989; McDowell and Likens, 1988; G. Guggenberger, K. Kaiser, 2003). При цьому слід зазначити, що до 10 г РОК м-2 рік-1 експортується за межі едафотопу (рис.4.1), стаючи цінним енергопластичним ресурсом для водних екосистем (Moore; 1998).

Рис. 4.1 Схема циклу розчинених органічних сполук у лісовому ґрунті (за G. Guggenberger, K. Kaiser, 2003)

Для оцінки актуального вмісту водорозчинних органічних сполук у горизонтах підстилок зразки відбирали весною (квітень), що дало змогу оцінити кількість легкодоступного субстрату на початку періоду вегетації. На рис. 4.2 представлено зміни вмісту екстрагованих холодною водою органічних речовин (ЕХВОР) у підстилках за генетичними горизонтами Оі, Ое й Оа (Froberg, 2003).

Як видно з наведених даних, у горизонті опаду кількість водорозчинних органічних речовин є приблизно однаковою в едафотопі контролю, варіантів СВГ і С. Вміст ЕХВОР у верстві Оі варіанту РПВГ зменшується на 40%, і зростає на 20%, порівняно із контролем, у варіанті ГВВГ (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Вміст СЕХВОР у підстилках досліджуваних екосистем (квітень 2010 року)

У шарі ферментації, найвищий вміст Карбону водорозчинних органічних сполук виявлено у контролі (1,30 мг∙г-1), а зі зростанням інтенсивності рубань виявлено достовірне (P<0,05) зменшення вмісту СЕХВОР. Найнижче значення (0,80 мг∙г-1) виявлено у варіанті “суцільна вирубка граба”.

У нижньому органічному горизонті (Оа), порівняно із контролем, вміст СЕХВОР дещо зростає у варіанті РПВГ (на 0,10 мг∙г-1) і зменшується до 0,40 мг∙г-1 у межах групово-вибіркової вирубки. У варіанті СВГ водорозчинних органічних речовин у шарі гуміфікації виявлено в 2,5 рази менше, ніж у контролі й у 3 рази - за варіант РПВГ.

Аналізуючи вміст водорозчинних органічних сполук в органічних горизонтах ґрунту, було б неправильно обмежитись кількісною оцінкою Сорг, що здатна переходити у водний розчин за нормальних умов. Визначаючи підстилку не лише як природне тіло, але й як одну зі стадій процесу трансформації речовини та енергії в екосистемі, слід звернути особливу увагу на значну гетерогенність умов (в тому числі, фізико-хімічних) у її генетичних горизонтах. Відомо, що верстви Оі, Ое і Оа різко відрізняються за видовим складом організмів-деструкторів, при чому як їх чисельність, так і екологічна різноманітність зменшуються з глибиною, досягаючи мінімуму в гумусово-акумулятивному горизонті мінерального ґрунту (Тейт, 1991; Чорнобай, 1994).

На нашу думку, визначення йонної активності дозволить оцінити мінералізованість шарів підстилки, адже життєдіяльність мікроорганізмів і, особливо, грибів (лісоутворюючі породи на території дослідження є облігатними мікотрофами) пов’язана із виділенням значної кількості метаболітів, які на момент виходу за межі організму отримують електричний заряд, або набувають його в процесі мінералізації вже у підстилці чи ґрунті. Профільні зміни електропровідності водних екстрактів підстилок (ЕВЕП) також відображають інтенсивність низхідного транзиту продуктів мінералізації органічних сполук.

Цікаві статті з розділу

Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець
Серед розчинних речовин, що потрапляють в океан із суші, велике значення для мешканців водного середовища мають не тільки мінеральні, біогенні елементи, але й органічні залишки. Винесення в ...

Екологічні аспекти видобування піску на прикладі об`єктів Чернігівської області
Актуальність: Капітальне будівництво є однією з найважливіших галузей господарства, що характеризує економічний потенціал держави. Підвищення ефективності будівництва передбачає, насамперед, ...

Екологія і практична діяльність людини
Погіршення стану більшості екосистем біосфери, істотне зменшення біопродуктивності й біорізноманітності, катастрофічне виснаження ґрунтів і мінеральних ресурсів за небаченої забрудненості по ...