Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ 

ПОЧВ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА ПОСЛЕ 

СВЕДЕНИЯ ЛЕСА

Монография

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2023

УДК 631.4:504(470.620)(470.621)(470.631) (035.3)
ББК 40.3+28.080(2Рос.Ады)(2Рос.Као)я44

Э40

Печатается по решению Комитета при Ученом совете Южного федерального университета по 

естественнонаучному и математическому направлению науки

и образования (протокол № 8 от 6 июля 2022 г.)

Рецензенты:

доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и природопользования Юж-

ного федерального университета Т.В. Денисова;

кандидат биологических наук, доцент, заместитель директора ООО «Северо-Кавказ-

ский экспертный центр» М.Г. Жаркова

Авторский коллектив:

А.К. Шхапацев, К.Ш. Казеев, В.П. Солдатов, С.И. Колесников

Э40  
Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса : 
монография /  А.К. Шхапацев, К.Ш. Казеев, В.П. Солдатов, С.И. Колесников ; Южный 
федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного 
федерального университета, 2023. – 136 с.

ISBN 978-5-9275-4358-8
DOI 10.18522/801300049

В монографии представлены закономерности изменения биоты и биологической активно-

сти почв среднегорий Западного Кавказа после сведения леса. Определен комплекс показателей, 
характеризующих экологическое состояние почв среднегорий Западного Кавказа в зависимости 
от степени нарушения почвенно-растительного покрова. Проведено сравнительное исследование 
устойчивости эколого-биологических свойств почв разного генезиса к рубке леса. Исследование 
соответствует стратегическому направлению ЮФУ «Управление почвенными ресурсами 
и агроклиматология»

Адресована специалистам в области экологии, почвоведения, сельского хозяйства, приро-

допользования, охраны окружающей среды, а также студентам и аспирантам. 

Исследования выполнены при поддержке ведущей научной школы Российской 

Федерации (НШ-449.2022.5) и Программы стратегического академического лидерства 

Южного федерального университета

(«Приоритет 2030», №СП-12-22-9)).

УДК 631.4:504(470.620)(470.621)(470.631) (035.3)

ББК 40.3+28.080(2Рос.Ады)(2Рос.Као)я44

ISBN 978-5-9275-4358-8

© Южный федеральный университет, 2023
© Шхапацев А.К., Казеев К.Ш, 

Солдатов В.П., Колесников С.И., 2023

© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2023

ОГЛАВЛЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................4
1. ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ 
СОСТОЯНИЕ ПОЧВ ............................................................................................7

1.1. Экосистемная роль лесов ........................................................................................ 7
1.2. Рациональное использование лесов ...................................................................... 9
1.3. Леса в условиях изменения климата .....................................................................11
1.4. Влияние сведения лесов на почвы и почвенный покров .....................................14
1.5. Лесные экосистемы Западного Кавказа 
(на примере Кавказского заповедника) .......................................................................21
1.5.1. Климат ..................................................................................................................21
1.6. Горные почвы лесов Западного Кавказа ................................................................24
1.6.1. Серые лесные почвы ........................................................................................... 25
1.6.2. Буроземы ............................................................................................................. 28
1.6.3. Карболитоземы (дерново-карбонатные почвы, рендзины) .............................31
1.6.4. Коричневые почвы .............................................................................................. 34

2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ .......................................................................38
3. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ..........................................46

3.1. Моделирование восстановления почв вырубок мелиорантами .........................47

4. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ ПРИ НАРУШЕНИЯХ 
ВЕРХНЕГО ЯРУСА ЛЕСА В КАВКАЗСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ ...............................49

4.1. Изменение растительности на вырубках среднегорий Адыгеи ......................... 58

5. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ГОРНЫХ ПОЧВ АДЫГЕИ 
ПОСЛЕ СВЕДЕНИЯ ЛЕСА .................................................................................71
6. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БУРОЗЕМОВ СТАРОВОЗРАСТНЫХ 
ВЫРУБОК ЗАПАДНОГО КАВКАЗА ...................................................................88
7. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КОРИЧНЕВЫХ ПОСЛЕЛЕСНЫХ ПОЧВ СУХИХ 
СУБТРОПИКОВ ...............................................................................................99
8. МЕЛИОРАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ПОЧВ ВЫРУБОК .......................................103
ВЫВОДЫ ....................................................................................................... 111
Литература ..................................................................................................113

ВВЕДЕНИЕ

Леса обладают максимальным биологическим разнообразием, про-

дуктивностью обеспечивают в биосфере средообразующую и природоохранную 
функции. Последние обширные и практически нетронутые леса на 
юге Европейской территории России остались на Кавказе, где они широко 
распространены в предгорных и горных условиях. Леса Западного Кавказа 
являются одними из самых разнообразных и продуктивных природных экосистем 
России. Однако в последние десятилетия лесные экосистемы Кавказа 
деградируют вследствие усиливающегося антропогенного воздействия. 
Леса и лесные почвы играют важную роль в поглощении и перераспределении 
атмосферных осадков. Деградация лесов приводит к повышению 
опасности повторяемости стихийных бедствий и увеличению масштабов их 
негативного воздействия. Почвы являются важным компонентом наземных 
экосистем, определяющим их продуктивность. Свойства почв, их биологическая 
активность и  продуктивность кардинально изменяются при антропогенном 
воздействии, особенно рубке леса и пожарах, которые приводят 
к деградации природных экосистем и почвенного покрова (Краснощеков, 
Сорокин, 1988; Краснощеков., Чередникова, 2012; Marchi et al., 2014; Дымов, 
2017; Lin et al., 2017; Краснощеков, 2018; Габбасова и др., 2019; Дымов и др., 
2018, 2021; Huang et al., 2015, 2022). Экологическое состояние почв Западного 
Кавказа, утративших древостой, значительно отличается от почв фоновых 
ненарушенных лесов (Шевченко и др., 2019; Казеев и др., 2013а, 2021). 
Особенно усиливается деградация почв на лишенных леса горных территориях 
в результате эрозионных процессов в условиях рассеченного рельефа 
и значительного количества осадков в условиях Западного Кавказа. Здесь 
восстановительные сукцессии после рубки лесов и пожаров приводят к значительным 
изменениям растительности и почв (Казеев и др., 2012, 2013б, 
2021; Тер-Мисакянц и др., 2013; Ермолаева и др., 2015, 2023; Солдатов и др., 
2020а,б; Вилкова и др., 2022). 

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

Зональными почвами горных территорий Западного Кавказа являются 

серые лесные (Phaeozem), буроземы (Cambisol) и дерново-карбонатные 
(Rendzik), на Черноморском побережье распространены также коричневые 
почвы (Вальков и др., 2008б). Антропогенное воздействие, особенно рубка 
леса и природные пожары, приводит к деградации природных экосистем 
и почвенного покрова. Биологические свойства почв широко используют 
в биоиндикации и диагностике экологического состояния окружающей среды 
(Thiele-Bruhn et al., 2020; Kozun et al., 2022). При диагностике плодородия и качества 
почв хорошо показали методы почвенной энзимологии (Казеев и др., 
2004; Sinsabaugh et al., 2008, Даденко и др., 2013; Luo et al.,  2017, Raiesi, 
Salek-Gilani, 2018; Kolesnikov et al., 2019а,б, 2021а,б,в). Эти методы хорошо 
зарекомендовали себя на юге России при оценке на экологическое состояние 
почв агрогенного воздействия (Горобцова и др., 2017, 2021; Азаренко и др., 
2020; Казеев и др., 2020; Собина и др., 2022) и пожаров (Kazeev et al., 2019; 
Odabashyan et al., 2019; Казеев и др., 2020; Вилкова и др., 2022).

Цель работы – определить изменения биологических свойств горных 

почв Западного Кавказа после нарушения лесов рубками.

Исследование состоит из нескольких разделов, направленных на реше-

ние трех вопросов:

1. Определение естественного хода изменения почв после нарушения 

древостоя в пологе леса.

2. Выявление возможных направлений изменений почв разного генезиса 

после нарушений рубками.

3. Определение способов ускоренного восстановления нарушенных почв 

Западного Кавказа с помощью биопрепаратов и мелиорантов.

Исследования поддержаны грантами Президента РФ по государственной 

поддержке ведущей научной школы РФ (НШ-3464.2018.11, НШ- 2511.2020.11, 
НШ-449.2022.5), Министерства науки и высшего образования РФ (5.5735.2017/8.9; 
№СП-12-22-9).

А. К. Шхапацев выполнял работу на всех этапах, участвовал в написании 

всех глав монографии, введения и выводов, а также редакции текста монографии. 
В. П. Солдатов участвовал в сборе материала является соавтором 
разделов «Биологическая активность горных почв Адыгеи после сведения 
леса» и «Влияние антропогенного воздействия на экологическое состояние 

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

почв», а также участвовал в сборе материалов для монографии. К. Ш. Казеев 
руководил работами на всех этапах, участвовал в сборе и анализе материала. 
С. И. Колесников участвовал в редактировании текста монографии. Глава 
«Изменение растительности на вырубках среднегорий Адыгеи» написана 
О. Ю. Ермолаевой и А. К. Шхапацевым.

Авторы признательны за всестороннюю помощь на всех стадиях работы 

заведующему, инженеру кафедры зоологии ЮФУ Э. А. Хачикову за идентификацию 
герпетобионтов, научному сотруднику Института географии РАН, 
к.г.н. Е. А. Грабенко за помощь в полевых исследованиях и консультации. 
Авторы благодарны сотрудникам и обучающимся кафедры экологии и природопользования 
ЮФУ, участвовавших в работе на разных этапах.

1. ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 

НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ

1.1. Экосистемная роль лесов

По данным ФАО и UNEP (FAO, 2020), а также Докладу о глобальных целях 

в области лесопользования (United Nations, 2021), общий лесной покров мира 
составляет 31% (4,06 млрд га), по другим оценкам более 4,1 миллиарда гектаров 
земной поверхности (Hisano et al., 2017). Половина лесов относительно 
нетронута человеком, а более трети составляют девственные леса. Лесной 
покров распределен неравномерно, и в пяти странах, а именно в Российской 
Федерации, Бразилии, Канаде, США и Китае, находится более половины мировых 
лесов (Antwi et al., 2022). Российская Федерация является самой богатой 
лесной страной в мире. На долю РФ приходится около 20% (более 800 млн га) 
площади лесов всего мира и около 52% лесов Евразии (Глобальная оценка…, 
2020). Покрывая практически половину площади страны, для РФ леса имеют 
основополагающее значение, являясь источником древесины, строительных 
материалов, а также не древесных и пищевых ресурсов. Леса Российской 
Федерации издревле подвергались антропогенному воздействию в целях 
получения топливных ресурсов, формирования сельскохозяйственных угодий, 
получения материалов для строительства и т.д. В результате воздействия человека 
на леса России, леса Западного Кавказа, его экосистема претерпела 
серьезные изменения.

Леса составляют значительную долю надземного биоразнообразия Земли, 

обеспечивая основные функции и природные ресурсы и играют важную роль 
в регулировании климата в региональном и глобальном масштабе (Souza-
Alonso et al., 2022). Леса представляют собой среду обитания значительной 
части наземной флоры, фауны и микроорганизмов, что делает их ключевой 
средой для сохранения биоразнообразия (Souza-Alonso et al., 2022). Леса также 
играют решающую роль в регулировании глобального климата и выполняют 

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

множество других важных функций, включая обеспечение природными ресурсами, 
регулирование гидрологического цикла, защиту водоразделов, качество 
воздуха и рекреационные цели (FAO, 2020).

Сохранение биоразнообразия и устойчивости лесных экосистем с каждым 

годом все усложняется (Mori et al., 2017). Леса повсеместно подвергаются возрастающему 
антропогенному воздействию. При этом страдают биосфера Земли 
и экологические функции: регулирование углеродного цикла, круговорота воды 
и газового состава атмосферы, среда обитания для диких животных, природные 
ресурсы (Ripple et al., 2022).

В настоящее время можно выделить несколько основных тенденций изме-

нений лесов. Во-первых, первичные леса исчезают, теряя 7,3 млн га/год и 5 млн 
га/год в тропических странах с 2010 г. (Vancutsem et al., 2021). Основной причиной 
потери лесов является рубка для удовлетворения растущего спроса на древесину 
и изделия из нее, развития транспортной инфраструктуры, расширения 
сельскохозяйственных угодий, превращения лесных ландшафтов в пастбища для 
крупного рогатого скота (Curtis et al., 2019). Ускоренное обезлесение тропических 
лесов Амазонки наблюдалось в беспрецедентных масштабах в течение первых 
шести месяцев 2022 года (Antwi et. al., 2022).

Следующей причиной является усиление природных нарушений в результате 

глобального потепления, вызывающих отмирание и гибель деревьев, появление 
новых или вновь возникающих болезней. Засуха, ураганы, пожары и повышение 
температуры могут спровоцировать крупномасштабные случаи гибели и массовые 
вспышки вредителей и патогенов (в основном короедов), которые приводят 
к массовой гибели деревьев. В Европе вызванная возмущением гибель лесов 
составила 56 миллионов м3/год в 2000–2010 годах, и, по оценкам, 33 миллиарда 
тонн древесной биомассы могут быть дополнительно потеряны (Forzieri et al., 2021).

Важной тенденцией последних десятилетий является увеличение площадей 

искусственных лесонасаждений темпами 3–4 млн га. Общая площадь лесонасаждений 
в мире оценивается в 294 млн га, что составляет 7% площади лесов 
мира (Franca et al., 2022). В основном это лесопосадки одной породы, которые 
менее устойчивы к природным нарушениям, инвазиям и повреждениям вредителями (
Jactel et al., 2017). В тропиках и южном полушарии лесонасаждения 
состоят в основном из нескольких интродуцированных родов деревьев (например, 
эвкалипта), что способствует глобальному распространению экзотических 

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

вредителей и патогенов. Коммерческая площадь лесных плантаций распространяется 
по всему миру для удовлетворения глобального спроса на древесину, 
топливо и целлюлозу (Heilmayr, 2014).

В настоящее время отмечена прогрессирующая деградация практически всех 

биомов на Земле, которая в основном вызвана антропогенными факторами (Souza-
Alonso et al., 2022). Поэтому очень важно проводить мониторинг антропогенных 
нарушений и разрабатывать рациональное управление лесами (Hisano et al., 2017).

1.2. Рациональное использование лесов

Устойчивое управление лесами имеет своей целью долгосрочное здоровье 

лесов, обеспечивая при этом социальные, экономические и экологические 
выгоды для людей (Antwi et. al., 2022). Для обеспечения устойчивости лесов 
важно оценивать и управлять кумулятивным воздействием многочисленных 
нарушений, вызванных естественными (например, лесными пожарами, насекомыми, 
вспышками болезней и т. д.) и антропогенными (например, вырубками, 
застройками и т. д.) источниками, в том числе всеобъемлющее явление 
воздействия изменения климата (Vigl et al., 2021).

Устойчивый рост и продуктивность лесов в настоящее время являются 

ключевым вопросом в лесном хозяйстве, включая устойчивое производство 
древесины в долгосрочной перспективе (Zhang et al., 2012; Van Bogaert et al., 
2015; Li et al., 2020; Vacek et al., 2023), а также обеспечение услуги, такие как 
продукты питания (оленина, грибы, семена, орехи, фрукты), косметические 
и медицинские товары, а также культурные услуги (отдых, здоровье, обучение, 
социальные связи) (Davis et al., 2001; Hassan et al., 2005; Feng et al., 2016; 
Hisano et al., 2017; Korner, 2017; Lof et al., 2019). И последнее, но не менее 
важное: регулирующие услуги, такие как регулирование климата, защита от 
стихийных бедствий (наводнения, лавины, камнепады), очистка воды и воздуха 
и депонирование углерода (Kurz et al., 2009; Felton et al., 2013; Cukor et 
al., 2017; Jenkins, Schaap, 2018; Cukor et al., 2022).

В горах и предгорных территориях основными экосистемными услугами 

лесов являются: защита от обвалов, осыпей, селей, производство древесины, 
рекреация, сохранение биоразнообразия и депонирование углерода 

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

(Blattert et al., 2017). Управление горными лесами является сложной задачей. 
Необходимо обеспечить не только выполнение основных экосистемных 
услуг леса, например: производство древесины , рекреация, сохранение 
биоразнообразия и хранение углерода, но и регулирующую услугу по защите 
от гравитационных опасностей. Это очень важно для общества в целом 
и особенно для сообществ в густонаселенных горных районах (Brang, 2001; 
Dorren et al., 2004).

Обеспечение защиты от гравитационных опасностей является важней-

шей экосистемной функцией лесов в горных районах. Многие горные леса 
находятся на крутых или даже очень крутых склонах и обладают защитным 
действием от природных опасностей, таких как камнепады, снежные лавины, 
оползни и эрозия. Основная регулирующая функция этих защитных лесов 
заключается в защите людей или имущества от воздействия стихийных бедствий 
или в снижении их воздействия (Frehner et al., 2007). Леса представляют 
собой экологически чистую и экономичную альтернативу техническим 
защитным мерам (Dorren et al., 2005).

Экосистемное управление защитными лесами направлено на поддержание 

лесов в состоянии, позволяющем им постоянно обеспечивать эффективную 
защиту. Это означает, что управление лесами должно поддерживать как целостность 
экосистемы, так и защитную функцию горных лесов. Целостность 
определяется как способность поддерживать структуру и функции экосистемы, 
используя процессы и элементы, характерные для ее региона (Dorren et 
al., 2004). Экосистемная целостность леса подразумевает, что устойчивость 
свойств устойчивости (по отношению к естественным нарушениям) и сопротивляемости (
скорость восстановления) леса высоки, поскольку они необходимы 
для обеспечения непрерывной и эффективной защиты (Brang, 2001; 
Dorren et al., 2004). Основными условиями, способствующими естественным 
эволюционным процессам и экологической устойчивости защитных лесов, 
являются: разнообразный состав пород, достаточное естественное возобновление 
и оптимальная структура леса (Brang et al., 2006 , Dorren et al., 2004). 
Устойчивость в защитном лесу подразумевает, что состояние целевого леса 
может быть гарантировано в долгосрочной перспективе и на правильной 
территории (Frehner et al., 2007).

Экологическое состояние горных почв Западного Кавказа после сведения леса

1.3. Леса в условиях изменения климата

Изменениям лесных экосистем и их рациональному использованию по-

священа обзорная статья Вацека с соавторами (Vacek et al., 2023). Лесам в последнее 
время уделяется повышенное внимание, в первую очередь в связи 
с растущими экономическими потребностями, смягчением последствий глобального 
изменения климата (IPCC 2007, 2014) и растущим вниманием к защите 
окружающей среды (FAO, 2016). Таким образом, важны исследования лесных 
экосистем для оценки последствий изменения климата (Boisvenue, Running, 
2006; He et al., 2017) и возможного уменьшения как самих изменений, так и их 
последствий (Bosela et al., 2021).

В настоящее время леса подвергаются более повторяющимся и интен-

сивным нарушениям, на которые сильно влияет климат. Увеличение числа 
нарушений, таких как пожары, засухи, оползни, нашествия насекомых-вредителей, 
вспышки различных болезней и бури (ураганы, ураганы и ледяные бури), 
влияет на состав, структуру, функции и распространение неместных лесов. 
видов (Dale et al., 2001; Bolte et al., 2009; Lorz et al., 2010; Felicijan et al., 2016; 
Abdullah et al., 2019). В европейских лесах около 33,4 миллиарда тонн лесной 
биомассы могут серьезно пострадать от этих нарушений с более высокими 
относительными потерями при воздействии ветровалы (40%) и пожары (34%) 
по сравнению с нашествиями насекомых (26%) (Forzieri et al., 2021). Изменение 
климата может повлиять на восприимчивость лесов к стихийным бедствиям 
и повлиять на их частоту, интенсивность, продолжительность и сроки (Stanturf 
et al., 2014). Недостаток осадков и, как следствие, более частые и продолжительные 
засухи будут представлять повышенный риск для роста, экологической 
стабильности и жизнеспособности лесных экосистем в условиях глобального 
изменения климата (Brazdil et al., 2009; Kolstrom et al., 2011).

Изменения климатических условий могут оказывать на лесные экоси-

стемы как отрицательные, так и положительные эффекты. Продуктивность 
лесов и видовое разнообразие обычно увеличиваются с повышением температуры, 
количества осадков и доступности питательных веществ (Das, 2004). 
Температура была определена как ключевой фактор, регулирующий многие