Везде

RAS BiologyЛесоведение Forest Science

  • ISSN (Print) 0024-1148
  • ISSN (Online) 3034-5359

Aftermath of Fires for Mesophytic Forests' Soils in Western Caucasus

You can
PII
S30345359S0024114825010019-1
DOI
10.7868/S3034535925010019
Publication type
Article
Status
Published
Authors
V. V. Vilkova
  • Affiliation: Federal University of the Russian South, Rostov-on-Don
K. Sh. Kazeev
  • Affiliation: Federal University of the Russian South, Rostov-on-Don
M. S. Nizhelskiy
  • Affiliation: Federal University of the Russian South, Rostov-on-Don
E. A. Grabenko
  • Affiliation:
    Institute of Geography of the RAS
    Adyghe State University
O. Yu. Yermolayeva
  • Affiliation: Federal University of the Russian South, Rostov-on-Don
S. I. Kolesnikov
  • Affiliation: Federal University of the Russian South, Rostov-on-Don
Volume/ Edition
Volume / Issue number 1
Pages
3-14
Abstract
Every year, vast areas of forests burn down during fires all over the world. The literature contains contradictory data on the effects of fires on individual components of ecosystems, in particular on soils. This necessitates the study of the aftermath of fires in different climatic and soil conditions. The aim of this work is studying the consequences of a ground fire on the properties of phaeozems of the Khamyshinsky district forestry unit of the Adygea Republic 4 years after the impact. The chemical (CEC, hydrolytic acidity, pH, organic carbon and active carbon content) and biological (activity of catalase, dehydrogenases, invertase, urease, phosphatase) properties of post-pyrogenic soils on one fully and two partially burnt areas have been studied. The ground fire did not cause significant changes in the composition of the forest stand for burnt areas No. 2 (1159 m above sea level) and No. 3 (1359 m above sea level), while the burnt area No. 1 (651 m above sea level) was characterised by completely charred trees, abundant growth of pontic rhododendron, and poorly developed herbaceous vegetation. A 51% decrease in catalase activity compared to the control was found in the three areas. The activity of dehydrogenases and urease in post-pyrogenic soils exceeded the control values by an average of 62%. The activity of invertase and phosphatase varied depending on the study area. In general, there was a tendency toward an increase in the activity of these enzymes. At the same time, a high spatial variation in the activity of soil dehydrogenases and invertase was found for burnt-out area No. 1. There also was an increase in hydrolytic acidity by an average of 43% compared to the control values. The CEC, the content of organic and active carbon differs to a lesser extent from the control values 4 years after the fire. The acidity index (pH) of the area devoid of grassy vegetation reaches 5.8, with control having pH of 4. Notably, higher values of the CEC correspond to higher pH values. Factor analysis showed that changes in the enzymatic activity of post-pyrogenic phaeozem are associated with the peculiarities of the soils' chemical properties. The activity of hydrolases (urease, phosphatase) is closely related to the content of organic carbon, and the activity of other enzymes - to the CEC, hydrolytic acidity and pH. The content of active carbon changes insignificantly and does not affect the enzymatic activity.
Keywords
пирогенный фактор ферментативная активность химические свойства бурозем биоиндикация
Date of publication
01.01.2026
Year of publication
2026
Number of purchasers
0
Views
16

References

  1. 1. Акатов В.В. Состав, видовое богатство и размер видового пула монои олигодоминантных древостоев Западного Кавказа // Растительность России. 2018. № 32. С. 3-18. https://doi.org/10.31111/vegrus/2018.32.3
  2. 2. Акатов В.В. Структура доминирования в древостоях лесов Западного Кавказа: факторы и механизмы // Успехи современной биологии. 2014. Т. 134. № 3. С. 257-269.
  3. 3. Акатов В.В., Голгофская К.Ю., Горчарук Л.Г. и др. Кавказский заповедник // Заповедники СССР. Заповедники Кавказа. М.: Мысль, 1990. С. 69-100.
  4. 4. Богданович А.Ю., Липка О.Н., Крыленко М.В., Андреева А.П., Добролюбова К.О. Климатические угрозы на Северо-Западе Черноморского побережья Кавказа: современные тренды // Фундаментальная и прикладная климатология. 2021. Т. 7. №. 4. С. 46-72. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2021-4-44-70
  5. 5. Вилкова В.В., Казеев К.Ш., Привизенцева Д.А., Нижельский М.С., Колесников С.И. Изменение активности ферментов постпирогенных почв заповедника “Утриш” (Россия) на ранних стадиях сукцессии // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2023. Т. 8. № 3. C. 10-23. https://doi.org/10.24189/ncr.2023.019
  6. 6. Галстян А.Ш. Унификация методов исследования активности ферментов почв // Почвоведение. 1978. № 2. С. 107-114.
  7. 7. Горбунова Ю.С., Девятова Т.А. Динамика показателей поглотительной способности почв после пирогенного воздействия // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 6. C. 718-725. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/2235
  8. 8. Гынинова А.Б., Дыржинов Ж.Д., Гончиков Б.М.Н., Хамнуева Т.Р. Особенности трансформации почв под влиянием пожаров в сосновых лесах Прибайкалья // Вестник Бурятского гос. ун-та. Биология. География. 2018. № 1. С. 44-53. https://doi.org/10.18101/2587-7143-2018-1-44-53
  9. 9. Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н. Пирогенные изменения подзолов иллювиально-железистых (средняя тайга, Республика Коми) // Почвоведение. 2014. № 2. С. 144-154. https://doi.org/10.7868/S0032180X14020051
  10. 10. Журкова И.С., Щербов Б.Л. Миграция химических элементов при лесном низовом пожаре (Алтайский край) // Известия Иркутского государственного университета. Сер.: Науки о Земле. 2016. Т. 16. С. 30-41.
  11. 11. Зернов А.С. Флора Северо-Западного Кавказа. М.: Издательство научных изданий КМК, 2006. 664 с.
  12. 12. Казеев К.Ш., Солдатов В.П., Шхапацев А.К. и др. Изменение свойств дерново-карбонатных почв после сплошной рубки в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказа // Лесоведение. 2021. Т. 4. № 4. С. 426-436. https://doi.org/10.31857/S0024114821040069
  13. 13. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2016. 356 с.
  14. 14. 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
  15. 15. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М.: Колос, 1970. 614 с.
  16. 16. 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
  17. 17. Кухар И.В., Бердникова Л.Н., Орловский С.Н. и др. Влияние вредных и опасных факторов лесных пожаров на окружающую среду // Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. 37. № 5. С. 307-312.
  18. 18. Литвинская С.А. Флорофитоценотическое разнообразие Западного Кавказа // Юг России: экология, развитие. 2020. Т. 15. № 1. С. 37-48. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-1-37-48
  19. 19. Лукина Н.В., Тихонова Е.В., Шевченко Н.Е. и др. Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионный статус лесов. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 187 c.
  20. 20. Максимова Е.Ю., Цибарт А.С., Абакумов Е.В. Свойства почв Тольяттинского соснового бора после катастрофических пожаров 2010 г. // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1131-1144. https://doi.org/10.7868/S0032180X14090081
  21. 21. Маслов М.Н., Маслова О.А., Поздняков Л.А., Копеина Е.И. Биологическая активность почв горно-тундровых экосистем при постпирогенном восстановлении // Почвоведение. 2018. № 6. С. 728-737. https://doi.org/10.7868/S0032180X18060096
  22. 22. Медведева М.В., Бахмет О.Н., Ананьев В.А. и др. Изменение биологической активности почв в хвойных насаждениях после пожара в средней тайге Карелии // Лесоведение. 2020. № 6. С. 560-574. https://doi.org/10.31857/S0024114820060066
  23. 23. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Современное состояние основных концепций науки о растительности. Уфа: Гилем, 2012. 488 с.
  24. 24. Нижельский М.С., Казеев К.Ш., Вилкова В.В., Колесников С.И. Ингибирование ферментативной активности чернозема обыкновенного газообразными продуктами горения растительных материалов // Почвоведение. 2022. № 6. С. 728-736. https://doi.org/10.31857/S0032180X22060090
  25. 25. Никитин Б.А. Методика определения содержания гумуса в почве // Агрохимия. 1972. № 3. С. 123-125.
  26. 26. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: МГУ, 2001. 689 с.
  27. 27. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М., Брянин С.В. Влияние лесных пожаров на гумусово-энергетическое состояние буроземов Приамурья // Вестник КрасГАУ. 2012. № 5. С. 121-124.
  28. 28. Сапожников А.П., Карпачевский Л.О., Ильина Л.С. Послепожарное почвообразование в кедрово-широколиственных лесах // Лесной вестник. 2001. № 1. С. 132-165.
  29. 29. Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе. Тула: Гриф и К, 2012. 124 с.
  30. 30. Ставрова Н.И., Калимова И.Б., Горшков В.В. и др. Долговременные послепожарные изменения характеристик почв в темнохвойных лесах Европейского Севера // Почвоведение. 2019. № 2. С. 246-256. https://doi.org/10.1134/S0032180X19020138
  31. 31. Усеня В.В. Послепожарное состояние и восстановление лесных фитоценозов на территории Республики Беларусь // Известия Национальной академии наук Беларуси. Сер. биол. наук. 2018. Т. 63. № 3. С. 316-327. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-3-316-327
  32. 32. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья, 1995. 992 с.
  33. 33. Шарагин А.М. Влияние лесных пожаров на экологическую ситуацию // Успехи современного естествознания. 2011. № 7. С. 236.
  34. 34. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Углеродный бюджет лесов России // Сибирский лесной журнал. 2014. № 1. С. 69-92.
  35. 35. Шевченко Н.Е., Кузнецова А.И., Тебенькова Д.Н. и др. Сукцессионная динамика растительности и запасы почвенного углерода в хвойно-широколиственных лесах Северо-Западного Кавказa // Лесоведение. 2019. Т. 3. С. 163-176. https://doi.org/10.1134/S0024114819030082
  36. 36. Шхапацев А.К., Грабенко Е.А., Казеев К.Ш. Биологическая активность буроземов в молодых ‟окнах” полога леса Кавказского биосферного заповедника // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2022. № 4-2. С. 139-147. https://doi.org/10.18522/1026-2237-2022-4-2-139-147
  37. 37. Akburak S., Son Y., Makineci E., Çakir M. Impacts of low-intensity prescribed fire on microbial and chemical soil properties in a Quercus frainetto forest // Journal of Forestry Research. 2018. V. 29. № 3. P. 687-696. https://doi.org/10.1007/s11676-017-0486-4
  38. 38. Alcañiz M., Outeiro L., Francos M., Úbeda X. Effects of prescribed fires on soil properties: A review // Science of the Total Environment. 2018. V. 613. P. 944-957. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.144
  39. 39. Baltzer J.L., Day N.J., Walker X.J. et al. Increasing fire and the decline of fire adapted black spruce in the boreal forest // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021. V. 118. № 45. P. e2024872118. https://doi.org/10.1073/pnas.2024872118
  40. 40. Blair G.J., Lefroy R.D.B., Lisle L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems // Australian Journal of Agricultural Research. 1995. V. 46. № 7. P. 1459-1466.
  41. 41. Fan L., Wigneron J.P., Ciais P. et al. Siberian carbon sink reduced by forest disturbances // Nature Geoscience. 2023. V. 16. № 1. P. 56-62. https://doi.org/10.11888/Terre.tpdc.272842
  42. 42. Francos M., Stefanuto E.B., Úbeda X., Pereira P. Long-term impact of prescribed fire on soil chemical properties in a wildland-urban interface. Northeastern Iberian Peninsula // Science of the Total Environment. 2019. V. 689. P. 305-311. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.434/
  43. 43. Hinojosa M.B., Albert-Belda E., Gomez-Munoz B., Moreno J.M. High fire frequency reduces soil fertility underneath woody plant canopies of Mediterranean ecosystems // Science of the Total Environment. 2021. V. 752. P. 141877. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141877
  44. 44. Kazeev K.Sh., Odabashian M.Yu., Trushkov A.V., Kolesnikov S.I. Assessment of the Influence of Pyrogenic Factors on the Biological Properties of Chernozems // Eurasian Soil Science. 2020. V. 53. № 11. P. 1610-1619. https://doi.org/10.1134/S106422932011006X
  45. 45. Kazeev K.Sh., Poltoratskaya T.A., Yakimova A.S. et al. Post-fire changes in the biological properties of the brown soils in the Utrish State Nature Reserve (Russia) // Nature Conservation Research. 2019. V. 4. № 1. P. 93-104. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.055
  46. 46. Lucas-Borja M.E., Ortega R., Miralles I., Plaza-Álvarez P.A., González-Romero J., Peña-Molina E., de las Heras J. Effects of wildfire and logging on soil functionality in the short-term in Pinus halepensis M. forests // European Journal of Forest Research. 2020. V. 139. P. 935-945.
  47. 47. Mansoor S., Farooq I., Kachroo M.M. et al. Elevation in wildfire frequencies with respect to the climate change // J. of Environmental management. 2022. V. 301. P. 113769. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113769
  48. 48. Moebius-Clune B.N., Moebius-Clune D.J., Gugino B.K. et al. Comprehensive Assessment of Soil Health - The Cornell Framework. Edition 3.2. New York: Cornell University. Geneva, 2016.
  49. 49. Oertel C., Matschullat J., Zurba K., Zimmermann F., Erasmi S. Greenhouse gas emissions from soils - A review // Geochemistry. 2016. V. 76. № 3. P. 327-352. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2016.04.002
  50. 50. Ponomarev E.I., Zabrodin A.N., Shvetsov E.G., Ponomareva T.V. Wildfire Intensity and Fire Emissions in Siberia // Fire. 2023. V. 6. № 7. P. 246. https://doi.org/10.3390/fire6070246
  51. 51. Singh D., Sharma P., Kumar U., Daverey A., Arunachalam K. Effect of forest fire on soil microbial biomass and enzymatic activity in oak and pine forests of Uttarakhand Himalaya, India // Ecological Processes. 2021. V. 10. № 1. Р. 29. https://doi.org/10.1186/s13717-021-00293-6/
  52. 52. Sitch S., Huntingford C., Gedney N. et al. Evaluation of the terrestrial carbon cycle, future plant geography and climate-carbon cycle feedbacks using five Dynamic Global Vegetation Models (DGVMs) // Global Change Biology. 2008. V. 14. P. 2015-2039. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01626.x
  53. 53. Sommers W.T., Loehman R.A., Hardy C.C. Wildland fire emissions, carbon, and climate: Science overview and knowledge needs // Forest Ecology and Management. 2014. V. 317. P. 1-8. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.12.014
  54. 54. Vilkova V.V., Kazeev K.Sh., Shkhapatsev A.K., Kolesnikov S.I. Reaction of the Enzymatic Activity of Soils of Xerophytic Forests on the Black Sea Coast in the Caucasus to the Pyrogenic Impact // Arid Ecosystems. 2022. V. 12. № 1. P. 93-98. https://doi.org/10.1134/S2079096122010139
  55. 55. Vilkova V.V., Kazeev K.Sh., Nizhelskiy M.S. et al. Influence of fires on the enzymatic activity of сinnamonic soils and burozems in the Western Caucasus // Eurasian Soil Science. 2024. V. 57. № 2. P. 266-274. https://doi.org/10.1134/S1064229323602834
  56. 56. Xue L., Li Q., Chen H. Effects of a wildfire on selected physical, chemical and biochemical soil properties in a Pinus massoniana forest in South China // Forests. 2014. V. 5. № 12. P. 2947-2966. https://doi.org/10.3390/f5122947
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library