Analysis of Ecological and Genetic Soil Properties for Forest Ecosystem Monitoring in the Zone of Coniferous-Broad-Leaved Forests
- Authors: Koptsik G.N.1, Smirnova I.E.1, Koptsik S.V.2
-
Affiliations:
- Soil Science Faculty, Lomonosov Moscow State University
- Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University
- Issue: No 10 (2023)
- Pages: 1269-1284
- Section: ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-180X/article/view/138258
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X23600592
- EDN: https://elibrary.ru/UKBCZF
- ID: 138258
Cite item
Abstract
A reliable assessment of the composition and properties of soils in forest ecosystems is the basis for environmental monitoring, including monitoring of carbon pools and fluxes, which is of particular importance in the context of global changes in the natural environment and climate. Ecological and genetic features and classification of soils are analyzed at permanent sites of intensive monitoring in the main types of forest ecosystems of the state nature reserve “Zvenigorod Biostation of Moscow State University and the Sima Quarry” (Moscow Region, Russia). Soil monitoring is organized and conducted on the basis of national experience and recommendations of the International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (ICP Forests). Eluvozems and soddy-eluvozems on two-layer deposits dominating in the soil cover of the reserve are characterized by a sandy loam texture (content of clay fraction <0.002 mm 3.3–7.0%), acidic reaction (\({\text{{р}}}{{{\text{{Н}}}}_{{{{{\text{{Н}}}}_{{\text{2}}}}{\text{{О}}}}}}\) 4.6–5.7), low cation exchange capacity, low content of exchangeable bases (30–52 cmolс/kg in organic and 0.6–7.5 cmolс/kg in mineral horizons) and low base saturation (49–67 and 11–51%, respectively). The content of potentially toxic metals (Pb, Cd, Cu, Ni and Zn) in the soils of the reserve does not exceed background levels. The ecological state of soils improves in the series of contact-albic eluvozem – pseudofibrous soddy eluvozem – ferruginous soddy eluvozem, determining the stability of forest ecosystems to external effects under conditions of increasing anthropogenic pressure and climate change.
About the authors
G. N. Koptsik
Soil Science Faculty, Lomonosov Moscow State University
Author for correspondence.
Email: koptsikg@mail.ru
Russia, 119991, Moscow
I. E. Smirnova
Soil Science Faculty, Lomonosov Moscow State University
Email: koptsikg@mail.ru
Russia, 119991, Moscow
S. V. Koptsik
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University
Email: koptsikg@mail.ru
Russia, 119991 , Moscow
References
- Александровский А.Л., Ершова Е.Г., Пономаренко Е.В., Кренке Н.А., Скрипкин В.В. Природно-антропогенные изменения почв и среды в пойме Москвы-реки в голоцене: педогенные, пыльцевые и антракологические маркеры // Почвоведение. 2018. № 6. С. 659–673.
- Браславская Т.Ю. Леса и лесопользование на территории Звенигородской биостанции МГУ: XIX век // Russ. J. Ecosystem Ecology. 2020. V. 5. https://doi.org/10.21685/2500-0578-2020-2-2
- Герасимова М.И., Лебедева И.И., Хитров Н.Б. Индексация почвенных горизонтов: состояние вопроса, проблемы и предложения // Почвоведение. 2013. № 5. С. 627–638.
- Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Первова Н.Е. О подходах к изучению свойств почв лесных биогеоценозов в целях мониторинга (на примере Звенигородской биостанции) // Экология. 1991. № 5. С. 14–20.
- Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012. 410 с.
- Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 225 с.
- Классификация почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
- Копцик Г.Н., Багдасарова Т.В., Горленко О.В. Взаимосвязь видового состава растений и свойств почв в экосистемах южной тайги // Бюл. МОИП, отдел. биологии. 2001. Т. 106. Вып. 2. С. 31–38.
- Копцик Г.Н., Владыченский А.С., Гаврилов В.М. Организация почвенно-экологического мониторинга лесных экосистем Звенигородской биостанции МГУ // Тр. Звенигородской биологической станции. Т. 5. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2011. С. 8–17.
- Копцик Г.Н., Копцик С.В., Ливанцова С.Ю. Мониторинг почв лесных биогеоценозов Звенигородской биостанции // Тр. Звенигородской биологической станции. Т. 4. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. С. 29–44.
- Первова Н.Е., Копцик Г.Н., Рыжова И.М. Почвы как основа структурно-функциональной организации биогеоценозов // Тр. Звенигородской биологической станции. Том 3. М., 2001. С. 22–37.
- Подзолистые почвы запада европейской части СССР. М., 1977. 286 с.
- Почвы Московской области и их использование. Т. 1. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2002. 500 с.
- Рабочая группа IUSS WRB 2015. Мировая реферативная база почвенных ресурсов 2014, исправленная и дополненная версия 2015. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и создания легенд почвенных карт. Доклады о мировых почвенных ресурсах, № 106. Рим: ФАО, 2018. 206 с.
- Руководство по летней учебной практике студентов-биологов на Звенигородской биостанции им. С.Н. Скадовского. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2011. 432 с.
- Смирнова К.М. Почвы // Природа Звенигородской биологической станции Московского государственного университета. Вып. 1. М., 1962. 74 с.
- Смит С.Э., Рид Д.Дж. Микоризный симбиоз / Пер. с англ. Ворониной Е.Ю. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012. 776 с.
- Соколова Т.А., Толпешта И.И., Изосимова Ю.Г. Подвижные соединения Al и Si в палево-подзолистых почвах Центрального лесного заповедника: содержание, распределение по профилю и гранулометрическим фракциям // Почвоведение. 2017. № 6. С. 672–679.
- Чертов О.Г., Надпорожская М.А., Паленова М.М., Припутина И.В. Эдафология в структуре почвоведения и экосистемной экологии // Russ. J. Ecosystem Ecology. 2018. V. 3. 11 p. https://doi.org/10.21685/2500-0578-2018-3-2
- Andersen M.K., Raulund-Rasmussen K., Strobel B.W., Hansen H.C.B. The effects of tree species and site on the solubility of Cd, Cu, Ni, Pb And Zn in soils // Water, Air, Soil Pollut. 2004. V. 154. P. 357–370. https://doi.org/10.1023/B:WATE.0000022991.59456.01
- Bolte A., Block J., Eichhorn J., Sanders T.G.M., Wellbrock N. Sustainable Use and Development of Forests and Forest Soils: A Resume // Status and Dynamics of Forests in Germany. 2019. Ecological Studies 237. P. 355–374. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15734-0_12
- Bussotti F., Pollastrini M. Observing climate change impacts on European forests: What works and what does not in ongoing long-term monitoring networks // Front. Plant Sci. 2017. V. 8: 629. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00629
- Chen M., Ma L.Q. Comparison of three aqua regia digestion methods for twenty Florida soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 2001. V. 65. P. 491–499. https://doi.org/10.2136/sssaj2001.652491x
- Cools N., De Vos B. Part X: Sampling and Analysis of Soil. Version 2020-1 // UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (ed.): Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Eberswalde, Germany: Thünen Institute of Forest Ecosystems, 2020. 29 p. http://www.icp-forests.org/manual.htm
- De Vos B., Cools N. Second European Forest Soil Condition Report. Volume I: Results of the BioSoil Soil Survey. INBO.R.2011.35. Brussel: Research Institute for Nature and Forest, 2011. 369 p.
- De Vries W., Dobbertin M.H., Solberg S., van Dobben H.F., Schaub M. Impacts of acid deposition, ozone exposure and weather conditions on forest ecosystems in Europe: an overview // Plant Soil. 2014. V. 380. P. 1–45. https://doi.org/10.1007/s11104-014-2056-2
- Fleck S., Cools N., De Vos B., Meesenburg H., Fischer R. The Level II aggregated forest soil condition database links soil physicochemical and hydraulic properties with long-term observations of forest condition in Europe // Ann. For. Sci. 2016. V. 73. P. 945–957. https://doi.org/10.1007/s13595-016-0571-4
- Forest Soil and Biodiversity Monitoring in the EU. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2010. 32 p.
- Global Forest Resources Assessment 2015. How are the world’s forests changing? Rome: FAO, 2016. 46 p.
- Global Forest Resources Assessment 2020: Main report. Rome: FAO, 2020. 168 p. https://doi.org/10.4060/ca9825en
- Kaasalainen M., Yli-Halla M. Use of sequential extraction to assess metal partitioning in soils // Environ. Pollut. 2003. V. 126. P. 225–233. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(03)00191-X
- Manual on Methods and Criteria for Harmonized Sampling, Assessment, Monitoring and Analysis of the Effects of Air Pollution on Forests. Part IIIa. Sampling and Analysis of Soil. UN-ECE, CLRTAP, 2006. 26 p.
- Reimann C., Kashulina G., de Caritat P., Niskavaara H. Multi-element, multi medium regional geochemistry in the European Arctic: element concentration, variation and correlation // Appl. Geochem. 2001. V. 16. P. 759–780. https://doi.org/10.1016/S0883-2927(00)00070-6
- Russian Forests and Climate Change. What Science Can Tell Us / Eds. Kulikova E., Hassegawa M., Lerink B. Joensuu: European Forest Institute, 2020. 137 p. https://doi.org/10.36333/wsctu11
- Sanders T.G.M., Michel A.K., Ferretti M. 30 Years of Monitoring the Effects of Long-Range Transboundary Air Pollution on Forests in Europe and Beyond. Eberswalde: UNECE/ICP Forests. 2016. 67 p.
- Shao P., Han H., Sun J., Xie H. Effects of global change and human disturbance on soil carbon cycling in boreal forest: A review // Pedosphere. 2023. V. 33. P. 194–211. https://doi.org/10.1016/j.pedsph.2022.06.035
- Vanmechelen L., Groenemans R., Van Ranst E. Forest Soil Conditions in Europe. Results of a Large-Scale Soil Survey. Brussels, Geneva: EC, UN/ECE, Ministry of the Flemish Community, 1997. 259 p.
Supplementary files
![](/img/style/loading.gif)