Особенности макрофауны почвенного покрова в зоне лесостепи Орловской области

Орловская область расположена на Среднерусской возвышенности Европейской части России , в зоне лесостепи . Рельеф области представляет собой сильно волнистую равнину изрезанную глубокими долинами рек , оврагами и балками . Балки распространены в Орловской области настолько широко , что рельеф области определяется как долинно - балочный . Наиболее густая балочная расположена в западной части области , тогда как самые глубокие балки находятся на востоке области , в Новосильском и Новодеревеньковском районах . В таких условиях очень важен вопрос о правильном использовании очагов экологической дестабилизации ландшафта , т . е . склонов балок , оврагов , лощин различной крутизны – от 2° до 30°. Эталонным опытом , отражающим особенности ландшафтной организации территории в эрозионно - опасных условиях , являются 18 урочищ , занимающих общую площадь 1082 га , получивших название Ш атиловского леса .

Ш атиловский лес – это уникальный природный эксперимент , позволяющий не только выявить возможность выращивания леса на неудобьях , но и проследить направленность почвообразовательного процесса под влиянием различных древесных пород .

Урочище Колок , старейшее лесное урочище , заложенное в 1821 году . Его современная площадь составляет 100 га , в составе насаждений участвуют дубовые и еловые насаждения сорока метровой высоты и другие породы , высаженные в первой половине XIX в .

Объекты и методы

Изучение почвенного покрова на территории Ш атиловского леса начато очень давно . Начало этому было положено еще В . В . Докучаевым , который в своем классическом труде « Русском черноземе » привел описание ряда почвенных разрезов . Количество гумуса в образце моховского чернозема , по его даным 8,115%. [7]

В 1872 году проф . Ильенковым в моховском черноземе найдено 8,44% гумуса . А в образце чернозема почвенного разреза за 1900 год гумуса , ( по Кнопу ) было от 10,05% в слое 0-10 см . до 4,54%, в слое 40-60 см .[9]

Основные исследования многолетней динамики свойств почв под влиянием древесных насаждений нами проводились в период 2009 — 2011 гг . в Моховском лесничестве Орловской области на территории урочища « Колок ». Почвенный покров представлен черноземами 48

выщелоченными среднемощными тяжелосуглинистыми на лессовидной карбонатной глине . Разрезы закладывали под пологом еловых и дубовых насаждений .

В морфологическом строении профилей черноземов выщелоченных под еловыми и дубовыми насаждениями можно отметить начавшиеся изменения . Влияние еловых насаждений на морфологию почв заключается в следующем : в гумусовом горизонте изменился вид почвенной структуры . Она стала более тонкая . Вместо выраженной зернистой структуры присутствует порошисто мелкокомковатая структура . Гумусовый горизонт стал более рыхлый , вспушенный .

Определение гумуса проводилось по методу Тюрина с фотометрическим окончанием ГОСТ 26213-91 [2, 8, 11].

Профиль органического вещества изменился под влиянием разных древесных пород . Под дубом он имеет максимум в верхних слоях профиля 20 см и постепенно к низу происходит его снижение . Под еловыми насаждениями следует отметить резкое падение органического вещества с глубиной ( табл .1).

Таблица 1 – Динамика содержание гумуса в черноземах выщелоченных под древесными насаждениями

Древесные породы	Источник данных
	Ткаченко, 1908 г.		Приземин, 2010 г.
	глубина , см	гумус , %	глубина , см	гумус , % x ±t 0,05 S x
Еловые насаждения	0-20	9,9	0-20	6,05 ± 0,5
	20-40	7,3	20-40	3,12 ± 0,9
	40-60	5,0	40-60	2,30 ± 0,7
Дубовые насаждения	0-20	9,5	0-20	9,8 ± 0,4
	20-40	6,9	20-40	6,8 ± 0,5
	40-60	4,3	40-60	4,0 ± 0,5

По нашим данным , под дубом происходит рост содержания гумусовых веществ . На глубине 020 см . содержится гумуса 9,8%. Под елью происходит уменьшение содержания гумусовых веществ . На глубине 0-20 см содержится гумуса 6,05 %. На глубине 20-40 см под дубом содержится гумуса 6,8 %, а под елью - 3,12%. По сравнению с 1908 г . содержание гумуса упало на 2,4% -3,6%. [1, 12]

Измерение кислотности черноземов выщелоченных проводилось согласно ГОСТ 26483-85 [2,11]

На данном этапе почвообразования отмечаются различия по показателям кислотности под дубовыми и еловыми насаждениями .

Величина рН несколько снижается в верхних 10 см в почве под дубом . С глубиной этот показатель плавно увеличивается от 6,43 до 8,55 ( табл . 2).

Таблица 2 – Исследование кислотности ( х± t _0,05 S x ) чернозема выщелоченного под дубовыми и еловыми насаждениями

Глубина слоя почвы, см .	Дубовые насаждения	Еловые насаждения
	pH	pH
А 0 0-10	6,43 ± 0,08	5,43 ± 0,09
А 1 10-20	6,79 ± 0,13	6,57 ± 0,11
А 20-30	6,80 ± 0,11	6,16 ± 0,08
А 30-40	6,83 ± 0,16	6,50 ± 0,17
А 40-50	6,99 ± 0,26	6,58 ± 0,38
А 50-60	7,23 ± 0,14	6,68 ± 0,08
АВ	8,35 ± 0,30	8,60 ± 1,21

В профиле почвы под еловыми насаждениями выделяются слои 0-10 см и 20-40 см ( табл . 2). Здесь происходит резкое падение величины рН до 5,43 и 6,16 соответственно . Что почти на 1 меньше по сравнению с профилем почвы под дубовыми насаждениями .

Столь сильное падение величины рН можно объяснить влиянием подстилки и корневых выделений на этих глубинах .

Исследование макрофауны почвы проводилось по методу учета беспозвоночных ловушками и ловчими канавками .[3,4,8]

Макрофауна представлена организмами , размеры которых варьируют в пределах от 10,2 мм до 300 мм и более . Это дождевые черви , многоножки , личинки насекомых . [6]

Изучение макропедобионтов проводились в 3- х различных биотопах : 1) смешанный лес ; 2) луг ; 3) пойма реки Раковки .

Всего на обследованной территории было обнаружено 13 видов крупных почвенных беспозвоночных , а именно 5 видов дождевых червей : Lumbricus terrestris, Lumbricus rubellus, Eisenia nordenskioldi, Aporrektodea calliginosa, Aporrektodea rosea, относящиеся к 3 родам : Lumbricus, Aporrektodea и Eisenia; личинки жуков ( отряд Coleoptera), принадлежащие к трем родам : Melolontha, Phyelopertha, Amphimallon; личинки мух (Musca L.) А также личинок бабочек (Lepidoptera), многоножки (Miriapoda): кивсяки (Juliformia); геофил (Geophilida), представители класса ракообразных , отряд (Isopoda). [5]

Средняя численность макрофауны по вариантам исследования составляла 16,6±1,65 экз ./ м ².

Выявленные виды почвенных животных относились к 5 морфоэкологическим типам : наземно почвенные , подстилочно - почвенные , собственно почвенные , норники и хищники почвы ( табл . 3).

Таблица 3 – Морфоэкологические типы животных

Животные	Морфоэкологические типы
Класс Oligocheta :
Семейство Lumbricidae:
Lumbricus terrestris	Норники
Lumbricus rubellus	Почвенно - подстилочные
Aporrectodea caliginosa	Почвенные
Aporrectodea rosea	Почвенные
Eisenia nordenskioldi	Почвенно - подстилочные
Класс Insecta (личинки):
Отряд Coleoptera:
Melolontha F.	Почвенные
Phyelopertha Kby.	Почвенные
Amphimallon B.	Почвенные
Отряд Diptera:
Musca L	Подстилочно - почвенные
Класс Crustocea:
Отряд Isopoda (Porsellio L.)	Наземно - почвенные
Класс Miriopoda :
Отряд Juliformia	Подстилочно - почвенные
Отряд Geophilida	Хищники почвы
Отряд Lepidoptera	Подстилочно - почвенные

В смешанном лесу общая численность животных составляла 14±1,08 экз ./ м ². В данном варианте были обнаружены 5 видов дождевых червей ( Aporrectodea caliginosa, Aporrectodea rosea, Lumbricus terrestris, Lumbricus rubellus, Eisenia nordenskioldi), относящихся к 3 родам (Lumbricus, Aporrectodea, Eisenia); 2 вида личинок , относящихся к роду Coleoptera (M. Melolontha и Ph.norticola) и 1 мокрица (Isopoda (Porsellio L). ( табл .4).

Видовой состав люмбрицид в отдельных слоях почвы оказался следующим : в слое 20-30 см были обнаружены все 5 видов люмбрицид (Aporrectodea caliginosa,, Lumbricus terrestris, Lumbricus rubellus, Eisenia nordenskioldi, Aporrectodea rosea).

В лесу преобладали представители Lumbricidae (97%). Среди них доминировали молодые черви (55%). В группе половозрелых особей преобладали виды : Aporrectodea caliginosa (24%), Lumbricus terrestris (8%), Eisenia nordenskioldi (6%), другие виды встречались эпизодически : Lumbricus rubellus-3%, Aporrectodea rosea -1%. На долю личинок и многоножек приходилось 2% и 1% ( соответственно ).

Численность особей Lumbricus terrestris уменьшалось с глубиной : в слое 0-10 см она составляла 0,62±0,13 экз ./ м ², в слое 10-20 см – уже 0,37±0,2 экз ./ м ², а в нижнем слое – 0,12±0,09 экз ./ м ²; аналогичная картина происходила и с Aporrectodea caliginosa : если в слое 0-10 её численность составляла 1,12±0,3 экз / м ², то в слое 20-30 см . уже 0,87±0,17 экз ./ м ² ( табл . 4).

Число особей Eisenia nordenskioldi в слое 0-10 см было максимальным -0,37±0,13 экз ./ м ², тогда как их численность в слое 0-10 см и 10-20 см сократилась до 0,12±0,09 экз ./ м ².

Распределение Lumbricus rubellus по всем слоям было равномерным , численность его составила 0,12±0,09 экз ./ м ².( табл . 4).

Личинки присутствовали в слоях 10-20 и 20-30 см . в единичных экземплярах (M. Melolontha и Ph.norticola ) - 0,12 ± 0, 09 экз ./ м ².

На территории леса были обнаружены следующие морфоэкологические типы почвенных животных : норники , почвенно - подстилочные , почвенные животные , наземно - почвенные . Доля почвенных видов (Aporrectodea caliginosa , Aporrectodea rosea, личинки Ph.norticola и M. melolontha) в группировке ( от общего числа обнаруженных крупных почвенных беспозвоночных ) составляла 50%; на долю видов - норников (Lumbricus terrestris) и наземно - почвенных беспозвоночных приходилось по 12.5%; почвенно - подстилочные животные (Eisenia nordenskioldi , Lumbricus rubellus) составили 25%..

Во втором варианте ( луга ) общая численность макропедобионтов составляла 11,75±0,86 экз ./ м ², то есть оказалась немного меньше , чем в смешанном лесу , где макропедобионты насчитывали 14±1,08 экз ./ м ² ( табл . 4).

Таблица 4 – Плотность населения и вертикальное распределение макрофауны по вариантам исследования ( экз ./ м ²)

Ж ивотные	Смеш анный лес	Луг	Пойма реки Раковка
А 0 0-10 см экз ./ м 2
Aporrectodea rosea	-	0,12±0,09	0,12±0,09
Aporrectodea caliginosa	1,12±0,3	0,5±0,14	1,12±0,22
Lumbricus terrestris	0,62±0,13	0,87±0,22	0,5±0,2
Eisenia nordenskioldi	0,37±0,13	-	0,25±0,12
Lumbricus rubellus	0,12±0,09	0,87±0,26	1±0,28
Lumbricidae Juv.	2,25±0,4	2,12±0,22	12,75±2,07
Личинки Coleoptera:
M. melolontha	-	-	1±0,28
Diptera: Musca L.	-	-	0,12±0,09
Juliformia:	-	-	0,12±0,09
Lepidoptera:	-	-	0,25±0,19
А 1 10-20 см экз./м2
Lumbricus terrestris	0,37±0,2	0,5±0,2	0,25±0,12
Aporrectodea caliginosa	1,62±0,35	0,87±0,3	0,12±0,09
Lumbricus rubellus	0,12±0,09	0,25±0,19	0,12±0,09
Eisenia nordenskioldi	0,25±0,19	-	-
Lumbricidae Juv.	2,5±0,5	3±0,47	3±1,08
Aporrectodea rosea	-	-	0,37±0,28
Личинки Coleoptera:
M. melolontha	0,125±0,09	-	0,25±0,12
A.solstitialis L.	-	-	0,25±0,12
Geophilida:	-	-	0,12±0,09
Isopoda (Porsellio L.)	0,12±0,09	-	-
А 20-30 см экз./м2
Aporrectodea caliginosa	0,87±0,17	0,5±0,2	-
Lumbricus terrestris	0,12±0,09	-	-
Eisenia nordenskioldi	0,12±0,09	-	0,12±0,09
Lumbricus rubellus	0,12±0,09	0,5±0,2	0,12±0,09
Aporrectodea rosea	0,12±0,09	-	-
Lumbricidae Juv.	2,87±0,3	1,62±0,35	1,12±0,26
Личинка Coleoptera:
M. melolontha	-	-	0,25±0,12
A.solstitialis L.	-	-	0,25±0,12
Ph.norticola	0,12±0,09	-	-
Lepidoptera:	-	-	0,12±0,09
Всего :	14±1,08	11,75±0,86	23,75±3,02

В отличие от смешанного леса , на лугу обнаружены только 4 вида дождевых червей (Aporrectodea caliginosa, Aporrectodea rosea, Lumbricus terrestris, Lumbricus rubellus), относящихся к 2 родам (Lumbricus и Aporrectodea), других представителей макрофауны обнаружено не было ( табл . 4).

Наиболее многочисленными здесь , как и в первом варианте исследования ( смешанный лес ), оказались ювенильные особи . Их численность составляла в слое почвы 0-10 см – 0,87±0,26 экз ./ м ²; в слое 10-20 см - 3±0,47 экз ./ м ²; в слое 20-30 см -1,62±0,35 экз ./ м ²

Число особей Lumbricus terrestris с глубиной изменялось , как и в лесу : достигало максимума в слое 0-10 см – 0,87±0,22 экз ./ м ², тогда как их численность в слое 10-20 см снизилась до 0,5±0,2 экз ./ м ², а в нижнем слое их обнаружено не было ( табл . 4).

Представители Aporrectodea rosea были обнаружены только в верхнем десятисантиметровом слое почвы . Их численность составляла соответственно 0,125±0,09 экз ./ м ² ( табл . 4).

Численность особей Lumbricus rubellus достигала максимума в верхнем десятисантиметровом слое и составила соответственно – 0,87±0,26 экз ./ м ², в слое 10-20 см – 0,25±0,19 экз ./ м ², а к нижнему слою увеличилась до – 0,5±0,2 экз ./ м ², тогда как в лесу численность по всем слоям оставалась неизменной и составляла 0,12±0,09 экз ./ м ².

Под луговой растительностью обнаружены только 3 морфоэкологических типа почвенных животных : норники , почвенно - подстилочные , почвенные животные . Доля почвенных видов (Aporrectodea caliginosa и Aporrectodea rosea), как и в лесу , в группировке составляла 50%, доля видов - норников (Lumbricus terrestris) осталась неизменной и , как и в прежнем варианте , составила 25%, а доля почвенно - подстилочных (Lumbricus rubellus) увеличилась в 2 раза . Причём , как и в лесу , так и на лугу , преобладали почвенные виды - Aporrectodea caliginosa и Aporrectodea rosea

Анализ структуры группировки макрофауны пойме реки Раковка . Общая численность крупных почвенных беспозвоночных была в два раза выше , чем в вариантах , взятых на лугу , и , соответственно , составляла 23,75±3,02 экз ./ м ².

В отличие от предыдущих вариантов данный вариант отличался большей численностью животных и видовым разнообразием .

В данном варианте были обнаружены 5 видов дождевых червей (Aporrectodea caliginosa, Aporrectodea rosea, Lumbricus terrestris, Lumbricus rubellus, Eisenia nordenskioldi), относящихся к 3 родам (Lumbricus, Aporrectodea и Eisenia); личинки жуков ( отряд Coleoptera) - M. melolontha, A.solstitialis L., принадлежащие к двум родам : Melolontha, Amphimallon; личинка мухи (Musca L.) А также представители бабочек отряда Lepidoptera - Heliothis dipsacea Hufn., многоножек : кивсяк (Juliformia); геофил (Geophilida)

В почве поймы реки Раковка были обнаружены следующие морфоэкологические типы почвенных животных : норники , почвенно - подстилочные , почвенные животные , а также новый тип : хищники почв . Соотношение жизненных форм было несколько иным , чем в предыдущих вариантах : доля почвенных видов (Aporrectodea caliginosa и Aporrectodea rosea) и видов - норников (Lumbricus terrestris) в группировке сократилась в 2 раза и составила 23% и 11% соответственно ; а почвенно подстилочные формы (Lumbricus rubellus, Eisenia nordenskioldi; кивсяк , личинка мухи , гусеницы бабочек ), наоборот , увеличились в два раза и составили 55%, и 11% пришлись на хищников почв ( геофил ).

Заключение

Таким образом , проведенное исследование показало , что характер растительного общества и гидротермический режим почвы оказывают заметное влияние на плотность населения , видовое разнообразие и структуру группировок почвенной макрофауны . Эти факторы также сказываются на вертикальном распределении , групповой структуре и соотношении морфоэкологических типов .

В пойме реки общая численность крупных почвенных беспозвоночных была в два раза выше , чем в вариантах , взятых в смешанном лесу и на лугу . Это объясняется , по нашему мнению , тем , что уровень увлажнения почвы в пойме реки выше , чем в других исследуемых биотопах .

Характер растительного сообщества и гидротермический режим почвы оказывают влияние на общую плотность населения почвенной макрофауны . Она убывает в ряду : пойменные почвы – лес – луг .

Глубокий научный анализ состояния плодородия почв и динамика его изменения показали , что черноземы выщелоченные обладают большим запасом питательных веществ и благоприятными физическими свойствами , это позволяет поставить их в ряд лучших почв Орловской области .