Pożar – czynnik kształtujący liczebność mikroorganizmów i mezofauny w glebach leśnych

Olejniczak, J.; Górska, E. B.; Kondras, M.; Oktaba, L.; Gozdowski, D.; Jankiewicz, U.; Prędecka, A.; Dobrzyński, J.; Otręba, A.; Tyburski, Ł.; Mickiewicz, M.; Hewelke, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Pożar – czynnik kształtujący liczebność mikroorganizmów i mezofauny w glebach leśnych

Autorzy

Olejniczak J. , Górska E. B. , Kondras M. , Oktaba L. , Gozdowski D. , Jankiewicz U. , Prędecka A. , Dobrzyński J. , Otręba A. , Tyburski Ł. , Mickiewicz M. , Hewelke E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Fire – a Factor Forming the Numbers of Microorganisms and Mesofauna in Forest Soils

Języki publikacji

Abstrakty

Jednym z czynników stresogennych poważnie zakłócającym równowagę biologiczną gleby jest pożar. Charakter zaburzeń powodowanych przez pożar zależy od siły, czasu trwania, sezonu i częstotliwości jego pojawiania się. Pożary wpływają na fizyczne, chemiczne i biologiczne własności gleby. Przyczyniają się do zmniejszenia liczebności mezo – i makrofauny oraz wpływają na mikroorganizmy glebowe. Celem podjętych badań była ocena wpływu intensywności pożaru na liczebność wybranych grup edafonu glebowego w tym bakterii heterotroficznych, grzybów mikroskopowych oraz mezofauny glebowej roztoczy (Acari) i skoczogonek (Collembola) w ściółce i w glebie na pożarzysku w Puszczy Kampinoskiej. Podczas pożaru powierzchniowego (jaki miał miejsce w Puszczy Kampinoskiej) organizmy zasiedlające wierzchnie warstwy gleby, są bezpośrednio narażone na działanie pożaru. Założono, że liczebność organizmów związanych z warstwą organiczną gleb powinna być znacznie niższa na obszarach wypalonych w porównaniu z niewypalonymi. Do badań wytypowano stanowiska po mocnym i słabym pożarze oraz nie objęte ogniem oddalone o 10 m od linii ognia – stanowiące kontrolę, każda o łącznej powierzchni 10 m². Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że właściwości chemiczne i biologiczne gleby ulegają stopniowej regeneracji w glebie i ściółce w 15 miesięcy po pożarze. Ponadto intensywność pożaru ma istotne znaczenie w odtwarzaniu liczebności mikroorganizmów i mezofauny. Słaby pożar działa bardziej selekcjonująco na mikroorganizmy i mezofaunę, niż pożar mocny. Uzyskane wyniki badań uprawniają do stwierdzenia, że pożar może być jednym z czynników stymulujących liczebność grzybów zarówno w poziomie organicznym, jak i mineralnym gleb leśnych.

One of the stressors that seriously disturbs the biological balance of soil is fire. The nature of disorder caused by the fire depends on the strength, duration, season and the frequency of occurrence. Fires affect physical, chemical and biological properties of soil. They contribute to reducing the population of meso- and macrofauna and affect micro-organisms living in the soil. The purpose of the study was to evaluate the effect of fire intensity on the number of selected soil edafon groups including heterotrophic bacteria, microscopic fungi, Acari and Collembola, both in the leaf litter and soil in Kampinos Forest. During the surface fire (which took place in Kampinos National Park) organisms inhabiting the surface of the soil were directly exposed to fire. It was assumed that the number of organisms in the organic layer should be considerably lower in areas burned compared to non-burned. Research was conducted on sites that had encountered high severity fires, low severity fires and on those not affected - 10 m from the fire line - each with a total area of 10 m². Based on the obtained results, it was found that the chemical and biological properties of soil gradually recovered in the soil and litter within 15 months from the fire. In addition, the intensity of the fire is important in reproducing the population of microorganisms and mesofauna. A low severity fire works more selectively on microorganisms and mesofauna than a severe one. The results of the research indicate that the fire can be one of the factors stimulating fungal growth both in the organic and mineral layers of the forest soils.

Słowa kluczowe

pożar liczebność mikroorganizmów mezofauna gleby leśne

fire number of microorganisms mezofauna forest soils

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2017

Tom

Tom 19

Strony

511--526

Opis fizyczny

Bibliogr. 54 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Olejniczak J.

Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa

autor

Górska E. B.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Kondras M.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Oktaba L.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Gozdowski D.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Jankiewicz U.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Prędecka A.

Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Warszawa

autor

Dobrzyński J.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Otręba A.

Kampinoski Park Narodowy, Izabelin

autor

Tyburski Ł.

Kampinoski Park Narodowy, Izabelin

autor

Mickiewicz M.

Kampinoski Park Narodowy, Izabelin

autor

Hewelke E.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

Bibliografia

1. Adeniyi, A. S. (2010). Effect of slash and burning on soil microbial diversity and abundance in the tropical rainforest ecosystem, Ondo State, Nigeria, African Journal of Plant Science, 4(9), 322-329.
2. Badia, D., Marti, C. (2003). Effect of simulated fire on organic matter and selected microbiological properties of twocontrasting soils. Arid Land Researchand Management, 17, 55-69.
3. Banning, N. C., Gleeson, D. B., Grigg, A. H., Grant, C. D., Andersen, G. L.,
4. Brodie, E. L., and Murphy, D. V. (2011). Soil microbial community successional patterns during forest ecosystem restoration. Applied and environmental microbiology, 77(17), 6158-64.
5. Bauhus, J., Khanna, P.K., Raison, R.J. (1993). The effect of fire on carbon and nitrogen mineralization and nitrification in Australian forest soil. Australian Journal of Soil Research, 31, 621-639.
6. Bednarek, R., Charzyński P., Kabała C. (2009). Klasyfikacja zasobów glebowych Świata. Toruń: Wyd. UMK.
7. Bengtssone, J.(2002). Disturbance and resilience in soil animal communities. Europen Journal of Soil Biology, 38, 119-125.
8. Berg, M., De Ruitter ,P., Didden, W., Janssen, M., Schouten, T., Vrhoef, H. (2001). Community food web, decomposition and nitrogen mineralization in a stratified Scots pine forest soil. Oikos, 94, 130-142.
9. Biały, K., Brożk, S., Chojnicki, J., Czępińska-Kamońska, D., Januszek, K., Kowalkowski, A., Krzyżanowski, A., Okołowicz, M., Sienkiewicz, A., Skiba, S., Wójcik, J., Zielony, R. (2000). Klasyfikacja gleb leśnych Polski. Warszawa: Centrum Informacyjne Lasów Państwowych.
10. Boczek, J., Błaszak, C. (2005). Roztocze (Acari). Znaczenie w życiu i gospodarce człowieka. Warszawa: Wydawnictwo.
11. Bunt, Y.S., Rovira, A.D. (1955). Microbiological studies of some subarctic soils. Journal of Soil Sciences, 6, 119-128.
12. Carrillo, Y., Ball, B.A., Bradford, M.A., Jordan, C.F., Molina, M. (2011). Soil fauna alter the effects of litter composition on nitrogen cycling in a mineral soil. Soil Biology and Biochemistry, 43, 1440-1449.
13. Cerda, A., Robichaud, P.R. (2009). Fire effects on soils and restoration strategies. Taylor and Francis.
14. Certin, G., (2005). Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia, 143, 1-10.
15. DeBano, L.F. (2000). Water repellent soils: a historical overview. Journal of Hydrology, 231, 4-32.
16. Decaëns, T. (2010). Macroecological patterns in soil communities. Global Ecology and Biogeography, 19, 287-302.
17. De Vries, F.T., Thébault, E., Liiri, M., Birkhofer, K., Tsiafouli, M.A., Bjørnlund, L., Jørgensen, H.B., Brady, M.V., Christensen, S., De Ruiter, P., d’Hertefeldt, T., Frouz, J., Hedlund, K., Hemerik, I., Holk, W.H.G., Hotes, S., Mortimer, S.N., Setälä, H., Sgardelis, S.P., Uteseny, K., van der Putten, W.R., Wolters, V., Bargett, R.D. (2013) Soil food web properties explain ecosystem services across European land use systems. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110, 14296-14301.
18. Dighton, J., Jones, H.E., Robinson, C.H., Becken, J. (1997). The role of abiotic factors, cultivation practices and soil fauna in the dispersal of genetically modified microorganisms insoils. Applied Soil Ecology, 5, 109-131.
19. Ditomaso, J.M., Brooks, M.L., Allen, E. B., Minnich, R., Rice, P.M., Kyser, G.B. (2006). Control of Invasive Weeds with Prescribed Burning Review Article, Weed Technology, 20, 535-548,
20. Dress, W.J., Boerner, R.E.J. (2004). Patterns of microarthropod abundance in oak-hickory forest ecosystems in relation to prescribed fire and landscape position. Pedobiologia, 48, 1-8.
21. Dunn, P.H., Barro, S.C., Poth, M. (1985). Soil moisture affects survival of microorganisms in heated chaparral fire. Soil Biology and Biochemistry, 17, 143-148.Gardi, C., Montanarella, L., Arrouays, D., Bispo, a., Lemanceau, P., Jolivet, C., Menta, C. (2009). Soil biodiversity monitoring in Europe: ongoing activities and challenges. European Journal of Soil Science, 60(5), 807-819.
22. Grasso, G.M., Ripabelli, G., Sammarco, M.L., Mazzoleni, S. (1996). Effects of heating on the microbial populations of grassland soil. International Journal of Wildland Fire, 6, 67-70.
23. Guerro, C., Mataix-Solera, J., Gómez, I., García-Orenes, F., Jordán, M.M. (2005). Microbial recolonization and chemical changes in soil heated at different temperatures. International Journal of Wildland Fire, 14, 385-400.
24. Heneghan, L., Bolger, T. (1996). Effects of component of ‚acid’ rain on soil microarthropods’ contribution to ecosystemfunction. Journal Applied of Ecology, 33, 1329-1344.
25. Huhta, V., Nurminen, M., Valpas, A. (1969). Further notes on the effects of silvicultural practices upon soil fauna of coniferous forest soil. Annales Zoologici Fennici, 6, 327-334.
26. Huhta, V., Mikkonen, M. (1982). Population structure of Entomobryidae (Collembola) in mature spruce stand and in a clear-cut reforested area in Finland. Pedobiologia, 24, 231-240.
27. Jokinen, H.K., Kiikkilä, O., Fritze, H. (2006). Exploring the mechanisms behind elevated microbial activity after wood ahs application. Soil Biology and Biochemistry, 38, 2285-2291.
28. Kennard, D.K., Gholz, H.L. (2001). Effects of high – and low – intensity fires on soil properties and plant growth in a Bolivian dry forest. Plant and Soil, 234, 119-129.
29. Köster, K., Berninger, F., Heinonsalo, J., Lindén, A., Köster, E., Ilvesniemi, H., Pumpanen, J. (2017) The long-term impact of low-intensity surface fires on litter decomposition and enzyme activities in boreal coniferous forests. International Journal of Wildland Fire, 25(2), 213-223.
30. Lussenhop, J. (1976). Soil arthropod response to praire burning. Ecology, 57, 88-98.
31. Lussenhop, J. (1992). Mechanisms of microarthropod - microbial interactions in the soil. Advances in Ecological Research, 23, 1-33.
32. Malmström, A., Persson, T., Ahlström, K. (2008). Effects of fire intensity on survival and recovery of soil microarthropods after clearcut burning. Canadian Journal of Forest Research, 38, 2465-2475.
33. Malmström, A., Persson T., Ahlström K., Gongalsky K.B., Bengtsson J. (2009). Dynamics of soil meso- and macrofauna during a 5-year period after clearcut burning in a boreal forest. Applied and Soil Ecology, 43, 61-74.
34. Malmström, A. (2010). The importance of measuring fire severity-Evidence from microarthropod studies. Forest Ecological Management, 260, 62-70.
35. Martin, J.P. (1950). Use of acide rose Bengal and steeptomycin in the plate method for estimating of fungi. Soil Sciences, 69, 215-233.
36. Mataix-Solera, J., G.Barcenas-Moreno, F. Garcia-Orenes, (2009). Forest fire effects on soil microbiology. http//www.researchgate.net/publication/ 229163976, DOI:101201/9781439843338-c5.
37. Mummey, D. L., Clarke, J. T., Cole, C. A., O’Connor, B. G., Gannon, J. E., Ramsey, P. W. (2010). Spatial analysis reveals differences in soil microbial community interactions between adjacent coniferous forest and clearcut ecosystems. Soil Biology and Biochemistry, 42(7), 1138-1147.
38. Neary, D.G., Klopatek, C.C., DeBano, L.F., Folliott, F. (1999). Fire effects on belowground suistainability: a review and synthesis. Forest Ecology and Management, 122, 51-71.
39. Ngosong, C, Raupp, J, Scheu, S, Ruess, L. (2009). Low importance for a fungal based food web in arable soils under mineral and organic fertilization indicated by Collembola grazers. Soil Biology and Biochemistry, 41, 2308-2317.
40. Ostrowska, A., Gawliński, S., Szczubiałka Z. (1991). Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Warszawa: Instytut Ochrony Środowiska.
41. Otsuka, S, Sudiana, I, Komori, A, (2008). Community structure of soil bacteria in a tropical rainforest several years after fire. Microbes and Environments, 23(1), 49-56.
42. Petersen, H. (1980). Population dynamic and metabolic characterization of Collembola species in a beech forest ecosystem. Soil Biology as Related to Land Use Practices. Ed. D.L. Dindal EPA, Washington, 806-833.
43. Pietikäinen,J., Fritze, H. (1995). Clear-cutting and prescribed burning in coniferous forest: comparison of effects on soil fungal and total microbial biomass, respiration activity and nitrification. Soil Biology and Biochemistry, 27, 101-109.
44. Pizarro-Tobías, P., Fernández, J. L., Niqui, J. Solano, E. Duque, J.-L. Ramos, Roca, A. (2014). Restoration of a Mediterranean forest after a fire: bioremediation and rhizoremediation field-scale trial. Applied Microbiology Microbial Biotechnology, 8, 77-92.
45. Saint-Germain, M., Larrivée, M., Drapeau, P., Fahrig, L., Buddle, Ch.M. 2005). Short-term response of ground beetles (Coleoptera: Carabidae) to fire and Logging in a spruce-dominated boreal landscape. Forest EcologicalManagement, 212, 118-126.
46. Scharenbroch, B. C., Nix, B., Jacobs, K. A., and Bowles, M. L. (2012). Two decades of low-severity prescribed fire increases soil nutrient availability in a Midwestern, USA oak (Quercus) forest. Geoderma, 183-184, 80-91.
47. Seastedt, T.R. (1984). The role of microarthropods in decomposition and mineralization processes. Annual Review of Entomology, 29, 25-46.
48. Sgardelis, S.P., Margaris, N.S. (1993). Effects of fire on soil microarthropods of a phryganic ecosystem. Pedobiologia, 37, 83-94.
49. Smith, N. R., Kishchuk, B. E., Mohn, W.W. (2008). Effects of wildfire and harvest disturbances on forest soil bacterial communities. Applied and Environmental Microbiology, 74, 216-224.
50. Sulwiński, M., Mętrak, M., Suska-Malawska, M. (2017). Study of old ecological hazards, oil seeps and contaminations using earth observation methods – spectral library for oil seep. Archives of Environmental Protection, 43(1), 11-19.
51. Swengel, A. B. (2001). A literature review of insect responses to fire, compared to other conservation managements of open habitat. Biodiversity Conservation, 10, 1141-1169.
52. Wikars, L.O., Schimmel, J. (2001). Immediate effects of fire-severity on soil invertebrates in cut and uncut pine forest. Forest Ecological Management, 141, 189-200.
53. Xingjia XiangYu Shi,Jian Yang, Jianjian Kong, Xiangui Lin, Huayong Zhang, Jun Zeng, Haiyan Chu, (2014). Rapid recovery of soil bacterial communities after wildfire in a Chinese boreal forest. Scientific Reports, 4, 3829.
54. Zaitsev, A.S., Gongalsky, K.B., Malmström, A., Persson, T. (2015). Why are forest fires generally neglected in soil fauna research? A mini-review. Applied of Soil Ecology, 98, 261-271.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-6e2e520f-1bf2-40e9-8e3f-22b02e66d20e