Eurasian Soil ScienceEurasian Soil Science0032-180X3034-5618Russian Academy of Science10.31857/S0032180X22601268Assessment of Changes in the Biological Activity of Mountain Meadow-Steppe Soils of Pastures of Different Stages of Digression in the Central CaucasusОценка изменения биологической активности горных лугово-степных почв пастбищ разных стадий дигрессии Центрального КавказаGedgafovaF. V.ГедгафоваФ. В. ecology_lab@mail.ruИнститут экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАН; Санкт-Петербургский государственный университетTembotov Institute of Ecology of Mountain Territories, Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State University010620236787798

The indicators of biological activity (humus content and reserves, microbial biomass carbon content and reserves, activity of hydrolase and oxidoreductase class enzymes) in the upper horizons (0–10 cm) of mountain meadow-steppe soils of the Central Caucasus (Kabardino-Balkaria) were determined at different stages of pasture digression (D1, D2, D3). It was found that the values of controlled soil parameters in conditions of weakly (D1) and moderately disturbed (D2) meadow phytocenoses did not significantly differ (t < 1.97; P > 0.05). Statistically significant decreases (t > 2.95; P < 0.05) in biological parameters were revealed in soils of severely disturbed meadow steppes (D3) compared with less damaged meadows (D1 and D2). Based on the totality of the studied indicators of biological activity, an integral indicator of the ecological and biological state of soils (IIEBSS) is calculated, reflecting the overall level of biological activity of the studied soils at different stages of digression of meadow-steppe communities. There was a decrease in the IIEBSS of moderately grazed (D2) and overgrazed (D3) meadows relative to the values of the conditional standard (D1) by 11and 45%, respectively. The obtained results of the biological state of mountain meadow-steppe soils are used for monitoring studies aimed at assessing the degree of change in the soil and vegetation cover of mountain pasture ecosystems.

Определены показатели биологической активности (содержание и запасы гумуса, содержание и запасы углерода микробной биомассы, активность ферментов классов гидролаз и оксидоредуктаз) верхних горизонтов (0–10 см) горных лугово-степных почв Центрального Кавказа (Кабардино-Балкария) при разных стадиях пастбищной дигрессии (Д1, Д2, Д3). Установлено, что значения контролируемых почвенных показателей в условиях слабо- (Д1) и средненарушенных (Д2) луговых фитоценозов достоверно не отличаются (t < 1.97; P > 0.05). В почвах сильнонарушенных луговых степей (Д3) выявлены статистически значимые снижения (t > 2.95; P < 0.05) биологических параметров по сравнению с менее поврежденными лугами (Д1 и Д2). На основе совокупности изученных показателей биологической активности рассчитан интегральный показатель эколого-биологического состояния почв (ИПЭБСП), отражающий общий уровень биологической активности изученных почв при разных стадиях дигрессии лугово-степных сообществ. Отмечено снижение ИПЭБСП умеренно выпасаемых (Д2) и перевыпасаемых (Д3) лугов относительно величин условного эталона (Д1) на 11 и 45% соответственно. Полученные результаты биологического состояния горных лугово-степных почв используются для мониторинговых исследований, направленных на оценку степени изменения почвенно-растительного покрова горных пастбищных экосистем.

субальпийские луга пастбища гумус углерод микробной биомассы активность ферментов Mollic Leptosols Eutricсубальпийские луга пастбища гумус углерод микробной биомассы активность ферментов Mollic Leptosols EutricАвессаломова И.А., Петрушина М.Н., Хорошев А.В. Горные ландшафты: структура и динамика. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 158 с.Азаренко (Мясникова) М.А., Казеев К.Ш., Ермолаева О.Ю., Колесников С.И. Изменение растительного покрова и биологических свойств черноземов в постагрогенный период // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1412–1422.Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 222 с.Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Гавриленко Е.Г. Особенности определения углерода микробной биомассы почвы методом субстрат-индуцированного дыхания // Почвоведение. 2011. № 11. С. 1327–1333.Беручашвили Н.Л. Методика ландшафтно-геофизических исследований и картографирования состояний природно-территориальных комплексов. Тбилиси: Изд-во Тбилисского ун-та, 1983. 200 с.Благодатская Е.В., Ананьева Н.Д. Оценка устойчивости микробных сообществ в процессе разложения поллютантов в почве // Почвоведение. 1996. № 11. С. 1341–1346.Борисов А.В., Каширская Н.Н., Ельцов М.В., Пинской В.Н., Плеханова Л.Н., Идрисов И.А. Почвы древних земледельческих террас Восточного Кавказа // Почвоведение. 2021. № 5. С. 542–557.Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Методология исследований биологической активности почв // Научная мысль Кавказа. 1999. № 1. С. 32–37.Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван: Изд-во Айастан, 1974. 275 с.Гапонюк Э.И., Малахов С.В. Комплексная система показателей экологического мониторинга почв // Тр. 4-го Всесоюзн. совещ. Обнинск, июнь 1983. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 3–10.Гедгафова Ф.В., Улигова Т.С., Горобцова О.Н., Темботов Р.Х. Биологическая активность черноземных почв Центрального Кавказа (в пределах терского варианта поясности Кабардино-Балкарии) // Почвоведение. 2015. № 12. С. 1474–1482.Горобцова О.Н., Улигова Т.С., Гедгафова Ф.В., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Биологическая активность почв в поясе широколиственных лесов Центрального Кавказа // Лесоведение. 2021. № 1. С. 1–15. https://doi.org/10.31857/S0024114821010046Грачева Р.Г., Белоновская Е.А. Современное состояние пасторальных экосистем Центрального Кавказа // Известия РАН. Сер. Географическая. 2010. № 1. С. 90–102.Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусового состояния почв // Проблемы почвоведения. М., 1978. С. 42–47.Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние пастбищной нагрузки на ферментативную активность лесных почв Северо-Западного Кавказа // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2. С. 345–348.Добровольский В.В. Практикум по географии почв. М.: Владос, 2001. 143 с.Казеев К.Ш., Колесников С.И. Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федер. ун-та, 2012. 260 с.Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2004. 350 с.Ковалев И.В., Семенов В.М., Ковалева Н.О., Лебедева Т.Н., Яковлева В.М., Паутова Н.Б. Оценка биогенности и биоактивности агросерых глееватых неосушенных и осушенных почв // Почвоведение. 2021. № 7. С. 827–837.Курганова И.Н., Телеснина В.М., Лопес Де Гереню В.О., Личко В.И., Овсепян Л.А. Изменение запасов углерода, микробной и ферментативной активности агродерново-подзолов южной тайги в ходе постагрогенной эволюции // Почвоведение. 2022. № 7. С. 825–842.Молчанов Э.Н. Горные лугово-степные почвы высокогорий Восточного Кавказа // Почвоведение. 2009. № 6. С. 638–647.Молчанов Э.Н. Почвенный покров Кабардино-Балкарской АССР. Пояснительный текст к Почвенной карте Кабардино-Балкарской АССР. М.: ГУГК при СМ СССР, 1990. 22 с.Никитин Д.А., Семенов М.В., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Железова А.Д., Иванова Е.А., Хитров Н.Б., Степанов А.Л. Микробиологические индикаторы экологических функций почв (обзор) // Почвоведение. 2022. № 2. С. 228–243.Пинской В.Н., Идрисов И.А., Каширская Н.Н., Ельцов М.В., Потапова А.В., Борисов А.В. Влияние экспозиции склона на химические и биологические свойства почв земледельческих террас восточного Кавказа // Аридные экосистемы. 2022. Т. 28. № 2. С. 113–121. https://doi.org/10.24412/1993-3916-2022-2-113-121Почвы Кабардино-Балкарской АССР и рекомендации по их использованию. Нальчик: СевКавНИИгипрозем, 1984. 201 с.Ромашкевич А.И., Яшина А.В., Борунов А.К. Особенности структур почвенного и растительного покрова северного склона Центрального Кавказа // Почвоведение. 1985. № 5. С. 32–42.Русанов А.М. Гумусное состояние южных черноземов под естественными пастбищами // Почвоведение. 1993. № 11. С. 25–30.Улигова Т.С., Гедгафова Ф.В., Горобцова О.Н., Цепкова Н.Л., Рапопорт И.Б., Темботов Р.Х., Хакунова Е.М. Луговые биогеоценозы субальпийского пояса Кабардино-Балкарского Государственного высокогорного заповедника (Центральный Кавказ) // Исследования в области охраны природы. Заповедная наука. 2019. Т. 4. № 2. С. 29–47. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.012Фиапшев Б.Х. Высокогорные почвы центральной части Северного Кавказа. Нальчик: Изд-во КБГСХА, 1996. 137 с.Хакунова Е.М., Горобцова О.Н., Гедгафова Ф.В., Улигова Т.С., Темботов Р.Х. Изменение биологической активности горных черноземов Центрального Кавказа в результате сельскохозяйственного использования (в границах эльбрусского варианта поясности Кабардино-Балкарии) // Агрохимия. 2018. № 3. С. 12–18. https://doi.org/10.7868/S000218811803002XЦепкова Н.Л., Фисун М.Н. Горные пастбища Кабардино-Балкарии. Нальчик: Изд-во КБГСХА, 2005. 35 с.Anderson J.P.E., Domsch K.H. A Physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. № 3. P. 215–221. https://doi.org/10.1016/0038-0717(78)90099-8Bardelli T., Gomez-Brandon M., Ascher-Jenull J., Fornasier F., Arfaioli P., Francioli D., Egli M., Sartori G., Insam H., Pietramellara G. Effects of slope exposure on soil Physico-chemical and microbiological Properties along an altitudinal climosequence in the Italian ALPS // Sci. Total Environ. 2017. V. 1. P. 1041–1055. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.176Gedgafova F.V., Gorobtsova O.N., Uligova T.S., Tsepkova N.L., Tembotov R.Kh., Khakunova E.M. Assessment of biological activity in mountain chernozems and mountain-meadow chernozemic soils of natural biogeocenoses in the Central Caucasus, Russia // Euras. J. Soil Sci. 2022. V. 11. № 1. P. 77–85. https://doi.org/10.18393/ejss.996603Gilmullina A., RumPelc C., Blagodatskaya E., Chabbi A. Management of grasslands by mowing versus grazing – impacts on soil organic matter quality and microbial functioning // Appl. Soil Ecol. 2020. V. 156. P. 103701. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103701Gorobtsova O.N., Chadaeva V.A., Gedgafova F.V., Uligova T.S., Tembotov R.Kh., Khakunova E.M. The current state of mountain meadow soils of subalpine Pasture ecosystems of the Central Caucasus (elbrus altitudinal zonality) // BIO Web of Conferences. 2021. V. 35(00009). https://doi.org/10.1051/bioconf/20213500009Ivashchenko K.V., Sushko S.V., Selezneva A.E., Ananyeva N.D., Zhuravleva A.I., Kudeyarov V.N., Makarov M.I., Blagodatsky S.A. Soil microbial activity along an altitudinal gradient: Vegetation as a main driver beyond topographic and edaphic factors // Appl. Soil Ecology. 2021. V. 168. P. 104197. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2021.104197Murugan R., Loges R., Taube F., Sradnick A., Joergensen R.G. Changes in soil microbial biomass and residual indices as ecological indicators of land use change in temperate permanent grassland // Microb. Ecol. 2014. V. 67. P. 907–918. https://doi.org/10.1007/s00248-014-0383-8Qasim S., Gul S., Hussain M. Sh., Fayyaz H., Sarfraz A., Muhammad I.A., Gulbano R., Muhammad Y., Shah Q.S. Influence of grazing exclosure on vegetation biomass and soil quality // Int. Soil Water Conserv. Res. 2017. V. 5. № 1. P. 62–68. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2017.01.004Reyes-Ortigoza A.L. Caracteristicas de la actividad enzimatica y el humus en suelos de chinampa // Characteristics of enzymatic activity and humus in chinampa soil. 2019. V. 37. № 4. P. 339–349. https://doi.org/10.28940/terra.v37i4.487Utobo E.B., Tewari L. Soil enzymes as bioindicators of soil ecosystem status // Appl Ecology. Environ. Res. 2015. V. 13/1. 147–169. https://doi.org/10.15666/aeer/1301_147169World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 2014. 181 p.Zhang X., Zhahg W., Sai X., Chun F., Li X., Lu X., Wang H. Grazing altered soil aggregates, nutrients and enzyme activities in a stipa kirschii steppe of Inner Mongolia // Soil Till. Res. 2022. V. 219. P. 105327. https://doi.org/10.1016/j.still.2022.105327