НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ БИОЛОГИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА
И ПРОДУКТИВНОСТИ В МОДЕЛЬНЫХ АГРОЦЕНОЗАХ
ПОЧВЕННЫХ ЛИЗИМЕТРОВ
-----------------------------------
А.С.Владыченский, Т.Ю.Ульянова, Г.В.Золотарев
---------------
                                                                   Факультет Почвоведения МГУ 
                                                              Работа выполнена при поддержке

                           Российского фонда фундаментальных исследований (проект 98-04-48733)

Почвенные лизиметры факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова были заложены на территории почвенного стационара в 1967 году. Площадь каждого из них 9 кв. м. Мощность слоя бескарбонатного покровного суглинка, засыпанного в лизиметры, составила 2 м. В лизиметрах были созданы фрагменты растительных сообществ, типичных для южной тайги. Из 20 лизиметров четыре заняты чистыми еловыми насаждениями, четыре - смешанными насаждениями из ели, дуба и клена, четыре - широколиственными породами. В четырех лизиметрах были посеяны многолетние травы. Два лизиметра заняты культурами, входящими в полевой севооборот и два лизиметра - контрольные, поддерживаемые в состоянии чистого пара.

Основное внимание в исследовании, результаты которого изложены в настоящей работе, было уделено анализу закономерностей динамики фитомассы и биологического круговорота в растительных сообществах с луговой растительностью и отдельных культур из полевого севооборота. Для этого проводился учет надземной фитомассы многолетних трав в четырех лизиметрах с разбором укосов по хозяйственным группам (злаки, бобовые, разнотравье) и были обобщены данные за предыдущие годы наблюдений. Для получения основных характеристик биологического круговорота проведен химический анализ зольного состава растений в образцах 1986 -1988,1997 годы. По лизиметрам с многолетними травами было проанализировано 15 образцов укосов трав. Также были продолжены наблюдения за динамикой фитомассы на лизиметрах с сельскохозяйственными севооборотами (с учетом всех структурных частей произрастающих культур) и произведен анализ зольного состава растений, произраставших на учетных лизиметрах в предыдущие годы (всего 20 образцов). Кроме того, были проведены необходимые наблюдения за динамикой фитомассы в лизиметрах с древесными насаждениями (измерение прироста, учет опада).

Многолетние травы первый раз были посеяны в 1967 году с однократным внесением удобрений (170 кг/га аммиачной селитры и 400 кг/га простого суперфосфата). В дальнейшем за весь период исследований удобрений не вносили, так что первоначальное минеральное питание растений обеспечивали как внесенные удобрения, так и материнская порода, а также вещества, поступающие с атмосферными осадками. После 14 лет вегетации лизиметры в течение года находились в состоянии черного пара и в 1982 году был произведен второй посев трав, состоящий из 60% и 40% бобовых.

В результате анализа данных за некоторые годы наблюдений (1986-1988,1997) был сделан вывод, что в целом многолетние травы лизиметрического опыта характеризуются высокой урожайностью (сред. -  49,7 ц/га) (табл.1). Эти показания несколько выше, чем средние данные за первые 12 лет наблюдений (44 ц/га). При анализе соотношения основных хозяйственных групп растений - злаков и бобовых - отчетливо выявляется преобладание с годами злаков. С годами появляются отдельные представители группы невысевавшейся группы разнотравья, что связано с заносом семян некоторых сорных растений. Увеличение количества бобовых в 1986 году связано с их искусственным подсевом.

Изучение зольного состава групп растений (злаков, бобовых и разнотравья) (табл.2) позволяет сделать вывод о том, что основные закономерности зольного состава растений, произрастающих в лизиметрах, совпадают с таковыми у растений в естественных биогеоценозах. Так, в злаках наблюдается повышенное содержание К ( до 1,5%) и относительно низкое содержание кальция (0,3-0,4%). В бобовых и калий, и кальций содержатся в больших количествах (около 1,5%). То же можно сказать и о немногочисленной группе разнотравья. Наблюдаемые различия в зольном составе одних и тех же групп растений в разные годы может объясняться флюктуациями в видовом составе укосов. Однако общей закономерностью является некоторое увеличение зольности растений с годами, что говорит об обогащении верхнего слоя почвогрунта минеральными (и органическими) веществами в процессе трансорфмации растительных остатков за годы существования опыта (так как на лизиметрах не производилось ежегодного отчуждения надземной части растений).

Основной закономерностью при анализе емкости биологического круговорота (касающейся только надземной части растительных сообществ) является то, что общее количество элементов, вовлекаемое в биологический круговорот, также с годами имеет тенденцию к увеличению (табл.3). Так, в 1986 году при урожае трав 51,7 ц/га общее количество элементов, вовлекаемых в круговорот надземной частью лугового сообщества, составляло 145,2 кг/га, а 1997 году, при урожае 50,98 ц/га, в круговорот было вовлечено 170,3 кг/га зольных элементов. При этом больше всего в фитомассе накапливается калия (74-84 кг/га), фосфора (16-37 кг/га), кальция (28-31 кг/га).

Обобщая данные за прошлые годы наблюдений по лизиметрам с сельскохозяйственными севооборотами, мы остановились на анализе показателей по одной культуре - яровой пшенице. В девятипольном обороте, соблюдаемом на лизиметрах, за годы наблюдений пшеница высевалась 7 раз. Урожай учитывался по структурным частям (весовое количество зерна, соломы, колосьев, половы). Также проводились подробные измерения морфологических особенностей растений (длина стебля, колоса, количество зерен в колосе и др.) За время наблюдений средний урожай зерна - 19 ц/га, общая надземная фитомасса - 51 ц/га (табл.4).

Зольный анализ растений показал, что содержание зольных элементов в отдельных частях растений различно (табл.5). Наивысшая сумма зольных элементов из исследованных структурных частей (по данным 1978 года) отмечена в соломе (1,57%), меньшая - в зерне (0,9%). В образцах 1997 года констатировано увеличение общего содержания зольных элементов в различных структурных частях растений (зерне, соломе, колосе) по сравнению с образцами 1978 года. Наиболее заметно увеличилось содержание таких элементов как калий, кальций, фосфор. Общее количество зольных элементов, вовлекаемых в биологический круговорот надземной частью растений (табл.6), увеличилось почти в два раза (при очень небольших различиях в урожайности). Наиболее заметно увеличилось количество калия (более чем в два раза), магния, фосфора, железа. Такое явление может быть связано с несколькими причинами. За время проведения эксперимента под культуры из сельскохозяйственных оборотов регулярно вносились удобрения, что повлекло за собой увеличение содержания соответствующих элементов в растениях. Однако надо отметить, что в 1978 году удобрений было внесено больше, чем в 1997 году. Небольшое различие в содержании некоторых элементов может быть связано и с тем, что в эти годы высевались разные сорта пшеницы, которые могут иметь свои особенности в накоплении зольных элементов. Отмечая подобную тенденцию в лизиметрах с многолетними травами, можно предположить, что за годы опыта произошло обогащение верхних слоев почвы питательными элементами за счет естественных процессов накопления биогенных элементов, и это повлекло за собой увеличение содержания этих элементов в растениях.

24 декабря 1998 г.