Ю.О. Привалова, А.Ф. Кулік

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

ҐРУНТОВЕ ДИХАННЯ ЯК ПОКАЗНИК БІОЛОГІЧНОЇ АКТИВНОСТІ ҐРУНТІВ ЛІСОВИХ БІОГЕОЦЕНОЗІВ ПРИСАМАР’Я

ВСТУП

Ґрунтове дихання (дихання ґрунту, ґрунтовий газообмін) є важливим процесом в глобальному циклі вуглецю на нашій планеті. У науковій літературі ще недостатньо розкрита суть цього виняткового природного явища, його роль в біосфері. Навіть на рівні окремих ґрунтів або ґрунтових типів еколого-функціонального зв'язку ґрунтового дихання з чинниками середовища не систематизовані. Немає узагальнюючих публікацій. Положення, що склалося, стає зрозуміліше, якщо взяти до уваги, що ми маємо справу з багатогранним, багатокомпонентним процесом. Чисто практичний інтерес до ґрунтового дихання як показника, що характеризує в якійсь мірі біологічну активність ґрунту, не сприяв розвитку глибших наукових знань в цій області. Ґрунтовий покрив планети «геодема», виконує множинні екологічні функції в біосфері, підтримуючи постійну взаємодію, обмін речовиною і енергією між атмосферою, поверхневими водами і літосферою[3]. Сучасні екологічні проблеми, одна з яких накопичення парникових газів в атмосфері і пов'язані з цим зміни довкілля і клімату, поставили перед суспільством ряд практичних і наукових завдань. Слабка вивчена функція ґрунтового газообміну, як на рівні окремих структурних елементів - біогеоценозів, так і на рівні біогеосфери робить абсолютно необхідними дослідження в цій області [1] .

З метою більше дізнатися про біологічну активність грунтів, а саме про ґрунтове дихання було досліджено вміст вуглекислого газу в ґрунті.

Об'єкти та методи досліджень

Об’єктами досліджень є ґрунти: степової цілини (ПП № 201), липово-ясеневої пристінної дубрави (ПП 207), липово-ясеневої діброви центральної заплави (ПП 209), свіжого субору (ПП 212), насадження дуба черешчатого (ПП 224), штучних акацієвих насаджень сухуватого типу зволоження, байрака Глибокого [2], [7].

Дослідження проводились за польовим адсорбційний методом визначення СО₂ по Карпачевському [4].

Результати і обговорення

Головними джерелами СО₂ в ґрунті являється життєдіяльність мікроорганізмів і ґрунтової фауни, дихання коріння, ферментативна активність ґрунту, фізико-хімічні процеси та інш. [4]. Головна роль в утворенні СО₂ в ґрунті відводиться мікроорганізмам [5].

Динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтом свідчить про те, що найбільша його кількість виявлена влітку і навесні, восени кількість вуглекислого газу була достовірно нижча. (рис. 1-3).

Таблиця 1. Динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтами.

Біогеоценоз	Кількість СО2, кг на 1м2 в годину
	Травень 2011	Липень 2010	Вересень 2010
Степова цілина (ПП № 201)	3,96 ± 0,1	5,72 ± 0,2	3,26 ± 0,1
Липово-ясенева пристінна дубрава (ПП № 207)	3,52 ± 0,1	4,12 ± 0,2	2,64 ± 0,1
Липово-ясенева дубрава центральної заплави (ПП № 209)	4,93 ± 0,2	9,28 ± 0,5	6,55 ± 0,3
Свіжий субір	5,63 ± 0,2	10,12 ± 0,3	3,24 ± 0,1
Насадження дуба черешчатого	5,36 ± 0,2	6,8 ± 0,5	3,08 ± 0,2
Насадження білої акації сухуватого типу	4,1 ± 0,2	5,3 ± 0,2	3,24 ± 0,2
Свіжа гострокленово-ясенева діброва (схил півн. експозиц.)	3,6 ± 0,2	4,76 ± 0,2	2,9 ± 0,1
Бересто-ясенева діброва (схил південної експозиції)	5,34 ± 0,4	9,68 ± 0,4	4,86 ± 0,2
Волога ясенево-пакленова діброва (тальвег)	5,28 ± 0,2	7,28 ± 0,5	4,7 ± 0,2

З таблиці 1 ми бачимо, що найбільш активне виділення СО₂ спостерігалося у ґрунтах липово-ясеневої дубрави центральної заплави (ПП № 209), а найменше у ґрунтах липово-ясеневої пристінної дубрави (ПП № 207). Про це також свідчить рисунок 1. Це обумовлюється, тим, що ПП № 209 більш волога ніж інщі пробні площі, так як вона знаходиться у центральній заплаві, а ПП № 207 є пристінною дубравою і її біологічна активність менша. Степова цілина із цих трьох пробних площ має середню біологічну активність, тому вона має середні показники виділення вуглекислого газу. Про це також свідчать результати приведенні у діаграмі (рис. 1).

Рисунок 1. Динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтом біогеоценозів степової цілини, липово-ясеневої пристінної дубрави, липово-ясеневої діброви центральної заплави

З наступних трьох пробних площ найактивнішим є субір. Ця пробна площа розташована в пониженні арени ріки Самари-Дніпровської [8], тому вологість тут висока і це провокує підвищену біологічну активність. Насадження дуба та акації приблизно на одному рівні між собою по виділенню вуглекислого газу. Якщо порівнювати їх з іншими природними насадженнями, то бачимо, що інтенсивність процесів "дихання" в штучних насадженнях суттєво не відрізняється від природних біогеоценозів.

З побудованих діаграм ми бачимо, що пік біологічної активності приходиться на літо, це легко можна пояснити тим, що влітку сприятливі погодні умови (підвищуються життєдіяльність мікроорганізмів, ґрунтової фауни, дихання коріння, ферментативна активність ґрунту, фізико-хімічні процеси та інш.). Восени холоднішає, змінюються погодні умови, вологість, з’являється вітер і біологічна активність зменшуються, так як біосистема готується до зими. Після зими – навесні біологічна активність ґрунтів збільшується. В весінню пору кількість виділення СО₂ більше ніж восени, але менше ніж влітку [6] .

Рисунок 2. Динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтом біогеоценозів свіжого субору, насадження дуба черешчатого, штучних акацієвих насаджень сухуватого типу.

Досліджуючи байрак Глибокий проводились досліди в трьох його частинах: схил північної експозиції, схил південної експозиції та тальвег. Південна експозиція виявилася найактивнішою, північна найпасивнішою, а центральна середньою. Це пояснюється географічним місце знаходженням та потраплянням сонячних променів на ці пробні площі.

Рисунок 3. Динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтом біогеоценозів байрака Глибокого: схил північної експозиції, схил південної експозиції та тальвег.

Висновок

Таким чином динаміка виділення вуглекислого газу ґрунтом свідчить про те, що найбільша його кількість виявлена влітку і навесні, восени кількість вуглекислого газу була достовірно нижча. Порівнюючи ґрунти лісових насаджень, природних лісових біогеоценозів і степової цілини бачимо, що найбільш активне виділення вуглекислого газу спостерігається в ґрунтах насадження дуба черешчатого, липово - ясеневої дубрави, центральної заплави і суборі. Це свідчить про те, що інтенсивність процесів "дихання" в штучних насадженнях дуба черешчатого суттєво не відрізняється від природних біогеоценозів. В степових біогеоценозах вона значно нижча. Таким чином, встановлено, що біологічна активність грунтів досліджуваних штучних лісових біогеоценозів була близкою до активності у природних лісових біогеоценозах і залежала від сезонною динаміки, типу лісорослинних умов, типу деревостану , вологості та інш.

Бібліографічні посилання

1. Бабьева И.П. Биология почв/ Бабьева И.П., Зенова Г.М. - М., 1983.

2. Белова Н.А. Естественные леса и степные почвы/ Белова Н.А., Травлеев А.П. - Днепропетровск, Издательство Днепропетровского университета, 1999.

3. Добровольский Г.В. Функции почв в биосфере и экосистемах/ Добровольский Г.В., Никитин А.А. - М., 1990.

4. Карпачевский Л.О. Жизнь почвы/ Карпачевский Л.О. - М.: Наука, 1989.

5. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы/ Макаров Б.Н. - М.: Агропромиздат, 1988.

6. Мина В.Н. Биологическая активность лесных почв и ее зависимость от физико-географических условий и состава насаждений/ Мина В.Н. // Почвоведение.-1957.-№10.

7. Травлеев А.П. Лес и почва в условии степи/ Травлеев А.П., Травлеев Л.П. – Днепропетровск.: ДГУ, 1988.

8. Черняк В.І. Грунти Дніпропетровської області/ Черняк В.І., Глухохід В.П. -Дніпропетровськ: Промінь, 1969.