ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ ТА ФІТОРІЗНОМАНІТТЯ НА ПРИБЕРЕЖНІЙ ЛІСОВІЙ ТЕРИТОРІЇ ОЗЕРА НАНЬВАН
Анотація
Прибережна зона водойми є екотоном, який змінюється у просторі (між наземною та водною екосистемами) і є важливою зоною для циркуляції елементів живлення і потоку матеріалів. Прибережний ліс відіграє важливу роль у стабільності прибережного середовища існування. Поки що зв’язок між хімічними властивостями ґрунту та біорізноманіттям прибережного лісу поблизу водойми не є досить вивченим. У цьому дослідженні ми проаналізували хімічні властивості ґрунту (загальний азот та вуглець, доступний фосфор та калій) і особливості структури угруповань деревних (діаметр на висоті грудей, висота дерева, ширина крони), чагарникових та трав’янистих рослин (індекс різноманіття Шеннона, індекс домінування Сімпсона, індекс видового багатства, індекс однорідності Піелу) у прибережній лісовій землі на хвостовій частині водосховища, що є частиною озера Наньван у Китаї. Результати показали, що структура прибережного лісу поблизу водосховища озера Наньван являє собою стабільне угруповання. Не було зазначено суттєвої різниці в хімічних властивостях ґрунту та біорізноманітті рослинності між типом центру острова та типом півострова. Діапазон вмісту елементів живлення в лісовому ґрунті (поблизу водосховища озера Наньван) такий: загального вуглецю (ТC) – 7,8–19,5 г/кг, загального азоту (TN) – 0,72–1,49 г/кг, доступного фосфору (АР) – 1,89–3,83 мг/кг, діапазон доступного калію у ґрунті (АК) становить 48,0–100,5 мг/кг. Значення pH ґрунту прибережної лісової землі поблизу водосховища озера Наньван є низьким внаслідок сильної кислої реакції, тому варто враховувати наслідки щодо токсичної дії алюмінію. У RDA-аналізі перша вісь пояснювала 73,16 % факторів біорозмаїття дерев, чагарників та трав’яних рослин, а друга вісь – 6,48 %. Відображення наявності чагарничково-трав’янистого ярусу у величинах хімічних властивостей ґрунту є значним: цей ярус є важливим джерелом органічної речовини ґрунту у прибережній зоні та позитивно впливає на якість ґрунту. Тому варто звернути увагу на збереження стійкості структури угруповання в підлісковому чагарничково-трав’янистому ярусі.
Посилання
2. Alatalo, R.V. (1981). Problems in the measurement of evenness in ecology. Oikos, 37 (2), 199–204. doi: 10.2307/3544465.
3. Batlle-Aguilar, J., Brovelli, A., Porporato, A. & Barry, D.A. (2011). Modelling soil carbon and nitrogen cycles during land use change. Sustainable Agriculture Volume 2, Springer, Dordrecht. DOI: 10.1007/978-94-007-0394-0_23.
4. Bicalho, S.T.T., Langenbach, T., Rodrigues, R.R., Correia, F.V., Hagler, A.N., Matallo, M.B. & Luchini, L.C. (2010). Herbicide distribution in soils of a riparian forest and neighboring sugar cane field. Geoderma, 158 (3–4), 392–397. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.06.008.
5. Borisade, T.V. (2020). Nutrient status in herbaceous layer of riparian forests in Southwestern, Nigeria. Tropical Ecology, 61, 589–593. Doi: 10.1007/s42965-020-00105-6.
6. Bouchard, V., Frey, S.D., Gilbert, J.M. & Reed, S.E. (2007). Effects of macrophyte functional group richness on emergent freshwater wetland functions. Ecology, 88 (11), 2903–2914. Doi: 10.1890/06-1144.1.
7. Cybill, S., Soraya, R., Jean-Nicolas, B., Laurent, H., Nicolas, P. & Isabelle, C. (2020). Ecological implications of the replacement of native plant species in riparian systems: unexpected effects of Reynoutria japonica Houtt. leaf litter. Biological Invasions, 22, 1917–1930. Doi: 10.1007/s10530-020-02231-7.
8. de Sosa, L. L., Glanville, H.C., Marshall, M.R., Williams, A.P. & Jones, D.L. (2018). Quantifying the contribution of riparian soils to the provision of ecosystem services. Science of The Total Environment, 624, 807–819. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.179.
9. de Souza, A.L.T., Fonseca, D.G., Libório, R.A. & Tanaka, M.O. (2013). Influence of riparian vegetation and forest structure on the water quality of rural low-order streams in SE Brazil. Forest Ecology and Management, 298, 12–18. Doi: 10.1016/j.foreco.2013.02.022.
10. Fan, J., Wang, J.Y., Hu, X.F. & Chen, F.S. (2014). Seasonal dynamics of soil nitrogen availability and phosphorus fractions under urban forest remnants of different vegetation communities in Southern China. Urban Forestry & Urban Greening, 13 (3), 576–585. Doi: 10.1016/j.ufug.2014.03.002.
11. Fournier, B., Guenat, C., Bullinger-Weber, G. & Mitchell, E.A.D. (2013). Spatio-temporal heterogeneity of riparian soil morphology in a restored floodplain. Hydrology and Earth System Sciences, 17 (10), 4031–4042. Doi: 10.5194/hess- 17-4031-2013.
12. Gärdenäs, A.I., Ågren, G.I., Bird, J.A., Clarholm, M., Hallin, S., Ineson, P., Kätterer, T., Knicker, H., Nilsson, S.I., Näsholm, T., Ogle, S., Paustian, K., Persson, T. & Stendahl, J. (2011). Knowledge gaps in soil carbon and nitrogen interactions– From molecular to global scale. Soil Biology and Biochemistry, 43 (4), 702–717. Doi: 10.1016/j.soilbio.2010.04.006.
13. Gao, Y.Z., Wang S.P., Han, X.G., Chen, Q.S., Wang, Y.F., Zhou, Z.Y., Zhang, S.M. & Yang, J. (2004). Soil nitrogen regime and the relationship between aboveground green phytobiomass and soil nitrogen fractions at different stocking rates in the Xilin river basin, Inner Mongolia. Chinese Journal of Plant Ecology, 28 (3), 285–294. Doi: 10.17521/cjpe.2004.0042.
14. Gilliam, F.S. (2007). The ecological significance of the herbaceous layer in temperate forest ecosystems. Bioscience, 57 (10), 845–858. Doi: 10.1641/B571007.
15. Hale, R., Reich, P., Daniel, T., Lake, P.S. & Cavagnaro, T.R. (2014). Scales that matter: guiding effective monitoring of soil properties in restored riparian zones. Geoderma, 228–229, 173–181. Doi: 10.1016/j.geoderma.2013.09.019.
16. Jacobs, T.C. & Gilliam, J.W. (1985). Riparian losses of nitrate from agricultural drainage waters. Journal of Environmental Quality, 14 (4), 472–478. Doi: 10.2134/jeq1985.00472425001400040004x.
17. Jiao, S.Y., Zhang, M., Wang, Y.M., Liu, J.Q. & Li, Y.Q. (2014). Variation of soil nutrients and particle size under different vegetation types in the Yellow River Delta. Acta Ecologica Sinica, 34 (3), 148–153. Doi: 10.1016/j.chnaes.2014.03.003.
18. Laffite, A., Florio, A., Andrianarisoa, K.S., des Chatelliers, C.C., Schloter-Hai, B., Ndaw, S.M., Periot, C., Schloter, M., Zeller, B., Poly, F. & Le Roux, X. (2020). Biological inhibition of soil nitrification by forest tree species affects Nitrobacter populations. Environmental microbiology 22 (3): 1141–1153. Doi: 10.1111/1462-2920.14905.
19. Li, H., Shen, W., Zou, C., Jiang, J., Fu, L. & She, G. (2013). Spatio-temporal variability of soil moisture and its effect on vegetation in a desertified aeolian riparian ecotone on the Tibetan Plateau, China. Journal of Hydrology, 479, 215–225. Doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.12.002.
20. Lite, S., Bagstad, K.J. & Stromberg, J.C. (2005). Riparian plant species richness along lateral and longitudinal gradients of water stress and flood disturbance, San Pedro River, Arizona, USA. Journal of Arid Environments, 63 (4), 785–813. Doi: 10.1016/j.jaridenv.2005.03.026.
21. Liu, D.S., Zhao, J., Chen, X.B., Li, Y.Y., Weiyan, S.P. & Feng, M. (2018). Dynamic processes of hyporheic exchange and temperature distribution in the riparian zone in response to dam-induced water fluctuations. Geosciences Journal, 22 (3), 1–11. Doi: 10.1007/s12303-017-0065-x.
22. Liu, W.Z., Liu, G.H. & Zhang, Q.F. (2011). Influence of vegetation characteristics on soil denitrification in shoreline wetlands of the Danjiangkou Reservoir in China. Clean – Soil, Air, Water, 39 (20), 109–115. Doi: 10.1002/clen.200900212.
23. Lu, X.K., Mao, Q.G., Gilliam, F.S., Luo, Y.Q. & Mo, J.M. (2014). Nitrogen deposition contributes to soil acidification in tropical ecosystems. Global Change Biology, 20 (12): 3790–3801. Doi: 10.1111/gcb.12665.
24. Lu, X.K., Mao, Q.G., Mo, J.M., Gilliam, F.S., Zhou, G.Y., Luo, Y.Q., Zhang, W. & Huang, J. (2015). Divergent responses of soil buffering capacity to long-term N deposition in three typical tropical forests with different land-use history. Environmental science & technology, 49 (7), 4072–4080. Doi: 10.1021/es5047233.
25. Magurran, A.E. (1988). Ecological diversity and its measurement. Princeton university press.
26. McClain, C.D., Holl, K.D. & Wood, D.M. (2011). Successional models as guides for restoration of riparian forest understory. Restoration Ecology, 19 (2), 280–289. Doi: 10.1111/j.1526-100X.2009.00616.x.
27. Mikkelsen, K. & Vesho, I. (2000). Riparian soils: A literature review.
28. Nakamura, F., Yajima, T. & Kikuchi, S.I. (1997). Structure and composition of riparian forests with special reference to geomorphic site conditions along the Tokachi River, northern Japan. Plant Ecology, 133, 209–219. Doi: 10.1023/A:1009787614455.
29. Nilsson, M.C. & Wardle, D.A. (2005). Understory vegetation as a forest ecosystem driver: evidence from the northern Swedish boreal forest. Frontiers in Ecology and the Environment, 3 (8), 421–428. Doi:1 0.1890/1540-9295(2005)003[0421:UVAAFE]2.0.CO;2.
30. Ran, Y.G., Ma, M.H., Liu, Y., Zhu, K., Yi, X.M., Wang, X.X., Wu, S.J. & Huang, P. (2020). Physicochemical determinants in stabilizing soil aggregates along a hydrological stress gradient on reservoir riparian habitats: Implications to soil restoration. Ecological Engineering, 143, 105664. Doi: 10.1016/j.ecoleng.2019.105664.
31. Ring, E., Widenfalk, O., Jansson, G., Holmström, H., Högbom, L. & Sonesson, J. (2018). Riparian forests along small streams on managed forest land in Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research, 33 (2), 133–146. Doi: 10.1080/02827581.2017.1338750.
32. Sarah, P. & Rodeh, Y. (2004). Soil structure variations under manipulations of water and vegetation. Journal of Arid Environments, 58 (1), 43–57. Doi: 10.1016/S0140-1963(03)00126-5.
33. Soares, J.A.H., de Souza, A.L.T, de Abreu Pestana, L.F. & Tanaka, M.O. (2020). Combined effects of soil fertility and vegetation structure on early decomposition of organic matter in a tropical riparian zone. Ecological Engineering, 152, 105899. Doi: 10.1016/j.ecoleng.2020.105899.
34. Tripathi, N. & Singh, R.S. (2009). Influence of different land uses on soil nitrogen transformations after conversion from an Indian dry tropical forest. Catena, 77 (3), 216–223. Doi 10.1016/j.catena.2009.01.002.
35. Weigel, R., Gilles, J., Klisz, M., Manthey, M. & Kreyling, J. (2019). Forest understory vegetation is more related to soil than to climate towards the cold distribution margin of European beech. Journal of Vegetation Science, 30 (4), 746–755. Doi: 10.1111/jvs.12759.
36. Ye, C., Chen, C.R., Butler, O.M., Rashti, M.R, Esfandbod, M., Du, M. & Zhang, Q.F. (2019). Spatial and temporal dynamics of nutrients in riparian soils after nine years of operation of the Three Gorges Reservoir, China. Science of The Total Environment, 664, 841–850. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.02.036.
37. Young, E.O. & Ross, D.S. (2016). Total and labile phosphorus concentrations as influenced by riparian buffer soil properties. Journal of Environmental Quality, 45 (1), 294–304. Doi: 10.2134/jeq2015.07.0345.
38. Zhang, B.B., Xu, Q., Gao, D.Q., Jiang, C.W., Liu, F.T., Jiang, J. & Ma, Y.B. (2019). Higher soil capacity of intercepting heavy rainfall in mixed stands than in pure stands in riparian forests. Science of The Total Environment, 658, 1514–1522. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.171.
39. Zhang, M.Y., O’Connor, P.J., Zhang, J.Y. & Ye, X.X. (2021). Linking soil nutrient cycling and microbial community with vegetation cover in riparian zone. Geoderma, 384, 114801. Doi: 10.1016/j.geoderma.2020.114801.
40. Zheng, L.T., Chen, H.Y.H. & Yan, E.R. (2019). Tree species diversity promotes litterfall productivity through crown complementarity in subtropical forests. Journal of Ecology, 107 (4), 1852–1861. Doi: 10.1111/1365-2745.13142.