Assessment of Changes in the Biological Activity of Mountain Meadow-Steppe Soils of Pastures of Different Stages of Digression in the Central Caucasus

F. V. Gedgafova; Гедгафова Ф. В.; O. N. Gorobtsova; Горобцова О. Н.; T. S. Uligova; Улигова Т. С.; N. L. Tsepkova; Цепкова Н. Л.; E. M. Khakunova; Хакунова Е. М.; K. Kh. Daova; Даова К. Х.; R. Kh. Tembotov; Темботов Р. Х.

doi:10.31857/S0032180X22601268

Assessment of Changes in the Biological Activity of Mountain Meadow-Steppe Soils of Pastures of Different Stages of Digression in the Central Caucasus

Authors: Gedgafova F.V.¹, Gorobtsova O.N.¹, Uligova T.S.¹, Tsepkova N.L.¹, Khakunova E.M.¹, Daova .K.¹, Tembotov R.K.¹^,2
Affiliations:
1. Tembotov Institute of Ecology of Mountain Territories, Russian Academy of Sciences
2. St. Petersburg State University
Issue: No 6 (2023)
Pages: 787-798
Section: ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
URL: https://journals.rcsi.science/0032-180X/article/view/138129
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601268
EDN: https://elibrary.ru/FPEHGC
ID: 138129

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

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.

Keywords

subalpine meadows, pastures, humus, microbial biomass carbon, enzyme activity, Mollic Leptosols Eutric

References

Авессаломова 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/S0024114821010046
Грачева 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/10.24412/1993-3916-2022-2-113-121
Почвы 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.2019.012
Фиапшев 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/S000218811803002X
Цепкова 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)90099-8
Bardelli 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.2016.09.176
Gedgafova 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.996603
Gilmullina 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.2020.103701
Gorobtsova 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/20213500009
Ivashchenko 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.2021.104197
Murugan 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/s00248-014-0383-8
Qasim 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.2017.01.004
Reyes-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.v37i4.487
Utobo 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_147169
World 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