doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.597rus
УДК 633.2.03:574.4:581.192(470.67)
Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН №1.21П «Биоразнообразие природных систем. Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга».
О БАЛАНСЕ КАЛЬЦИЯ В ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ ПРИКАСПИЯ
Г.Н. ГАСАНОВ1, 2, Т.А. АСВАРОВА1, К.М. ГАДЖИЕВ1,
Р.Р. БАШИРОВ1, З.Н. АХМЕДОВА1, А.С. АБДУЛАЕВА1,
Ш.К. САЛИХОВ1, Н.И. РАМАЗАНОВА1, А.Ш. ГИМБАТОВ2,
М.Р. МУСАЕВ2, Н.Р. МАГОМЕДОВ2,3, Р.З. УСМАНОВ1
Терско-Кумская низменность занимает Северо-Западную часть Прикаспийской низменности. Почвенно-растительный покров территории определяется аридностью климата с частыми ветрами, наличием легких по гранулометрическому составу и засоленных почв, высокой пастбищной нагрузкой. В настоящем исследовании впервые дифференцированно определены продуктивность пастбищ Терско-Кумской низменности по структуре фитомассы (фотосинтезирующая масса, ветошь, степной войлок, корни), содержание и запасы кальция в благоприятный (апрель) и засушливый (август) периоды по сезонам года, рассчитан баланс Са в фитоценозах основных типов почв. Целью работы было определение объемов накопления, распределения и запасов кальция в структуре фитомассы для основных типов почв Терско-Кумской низменности. Исследования проводили на Кочубейской биосферной станции Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН в 2011-2016 годах. Объектами исследований были травяные фитоценозы на светло-каштановой и лугово-каштановой почвах и солончаке типичном автоморфном. Учет накопления растительного вещества за единицу времени на единице площади, содержания Са по элементам структуры (зеленая масса, ветошь, степной войлок, корни), а также расчет баланса Са в экосистемах выполняли по А.А. Титляновой с соавт. (1988). Содержание Са в растениях определяли при помощи системы капиллярного электрофореза Капель-105М («Люмэкс», Россия) со специализированным программным обеспечением Эльфоран («Люмэкс», Россия). Показано, что наибольшее количество фитомассы накапливалось на светло-каштановой почве. На лугово-каштановой почве фотосинтезирующей массы, ветоши, степного войлока и корней накапливалось меньше соответственно в 2,3, 1,5, 2,3 и 2,2 раза; на солончаке типичном — в 2,6, 1,7, 2,5 и 2,7 раза, чем на светло-каштановой. Возможно, это связано со снижением проективного покрытия с 77,0 % на светло-каштановой почве до 48,5 % на лугово-каштановой и 43,5 % на солончаке. В видовом составе фитоценозов на светло-каштановой почве преобладали представители Poaceae (51 %), на лугово-каштановой — Asteraceae (30 %), на солончаке типичном — также Asteraceae (17 %). Масса корней на лугово-каштановой почве и солончаке типичном была в 2,2 и 2,9 раза меньше, чем на светло-каштановой почве. Их доля в суммарном урожае фитомассы по типам почв колебалась от 85,0 до 87,2 %. В зеленой фитомассе содержание Са по сезонам года и типам почв находилось в пределах 0,40-0,48 %, в ветоши — 0,50-054, в войлоке — 1,00-1,31, в подземных органах — 1,14-1,38 %. По типам почв оно снижалось в ряду светло-каштановая > лугово-каштановая > со-лончак в связи с динамикой рН (8,6 > 8,2 > 8,0), увеличением степени засоления и смещением химизма засоления от сульфатного типа в сторону сульфатно-хлоридного. Запасы Са в надземной массе фитоценоза за вегетационный период на светло-каштановой почве составляли 2,32 кг/га·в год и превышали аналогичные показатели на лугово-каштановой почве и солончаке типичном соответственно в 2,7 и 3,1 раза. Его запасы в корневой массе по всем типам почв были больше, чем в надземной, в 12,6 раза. Из потребленного из почвы Са при разложении степного войлока обратно в светло-каштановую почву возвращалось 42,0 %, подземных органов — 58,0 %; в лугово-каштановую почву — соответственно 36,0 и 64,0 %; в солончак типичный — 1,1- и 2,3-кратное количество. Выявлено, что различие в динамике накопления Са в структуре фитомассы полупустынных фитоценозов (фотосинтезирующая масса, ветошь, степной войлок, корни) зависит от видового состава, типа почвы и сезона года.
Ключевые слова: фитоценоз, накопление фитомассы, транслокация растительного вещества, концентрация Ca, запасы Ca, бюджет кальция.
THE BALANCE OF CALCIUM IN THE GRASS ECOSYSTEMS OF THE TEREK-KUMA LOWLAND
G.N. Gasanov1, 2, T.A. Asvarova1, K.M. Hajiyev1,
R.R. Bashirov1, Z.N. Akhmedova1, A.S. Abdulaevа1,
Sh.K. Salikhov1, N.I. Ramazanova1, A.Sh. Gimbatov2,
M.R. Musaev2, N.R. Magomedov2, 3, R.Z. Usmanov1
Terek-Kuma lowland occupies the North-Western part of the Precaspian lowland. The soil-plant cover of the territory is determined by the aridity of the climate with frequent winds, light granulometric and saline soils, high pasture load. In this study, for the first time in the Terek-Kuma semidesert conditions, the productivity of structural parts of grass ecosystems and calcium reserves during the most favorable (April) and arid (August) periods are determined for the main soil types. The work aimed to determine the accumulation, distribution and reserves of calcium in the structure of phytomass with regard to a soil type. The research was performed at the Kochubey Biosphere Station, Precaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan Scientific Center RAS in 2011-2016 on grass phytocenoses of light chestnut and meadow-chestnut soils and saline typical automorphic soils. Assessment of plant matter and Ca accumulation in green mass, rags, steppe felt, and roots, and calculation of the Ca budget of the ecosystems were carried out according to A.A. Titlyanova et al. (1988). The content of Ca in plants was determined by capillary electrophoresis (a Drops-105M system, Lumex, Russia) with special software Elforan (Lumex, Russia). The greatest amount of phytomass accumulated on light chestnut soil. On meadow-chestnut soil photosynthesizing parts, rags, steppe felt and roots accumulated 2.3, 1.5, 2.3 and 2.2 times less, respectively, and on typical saline soil 2.6, 1.7, 2.5 and 2.7 times less than on light chestnut soil. This was likely caused by a decrease in projective coverage from 77.0 % on light chestnut soil to 48.5 % on meadow chestnut soil and 43.5 % on typical saline soil. In the species patterns the dominants were Poaceae (51 % for light chestnut soil) and Asteraceae (30 % and 17 % for meadow chestnut soil and saline soil, respectively). The root weight for meadow-chestnut soil and typical saline soil was 2.2 and 2.9 times less than for light chestnut soil. Their share in the total phytomass depending on soil types ranged from 85.0 to 87.2 %. In green parts, the concentration of Ca, depending on the season and the soil type, was in the range of 0.40-0.48 %, in rags it was 0.50-0.54 %, in felt 1.00-1.31 %, and in underground parts 1.14-1.38 %. By soil types, it decreased as light chestnut soil > meadow-chestnut soil > saline soil due to pH changes (8.6 > 8.2 > 8.0), an increase in the degree of salinity and the shift of salinity from the sulfate type to the sulfate-chloride type. Reserves of Ca in the above-ground parts during the growing season on light chestnut soil amounted to 2.32 kg/ha per year and exceeded 2.7- and 3.1-fold, respectively, similar indicators for meadow-chestnut soil and typical saline soil. Ca reserves in the root mass for all types of soils were 12.6 times more than in the aboveground parts. After plant matter decomposition, steppe felt and underground organs contribute to light chestnut soil 42.0 and 58.0 % of the calcium consumed from the soil, to meadow chestnut soil 36.0 and 64.0 %, respectively; for the typical saline soil these amounts are 1.1- and 2.3-fold, respectively. It was revealed that the difference in the dynamics of Ca accumulation in components of a semi-desert plant community (green mass, rags, steppe felt, and roots) depends on the plant species composition, soil type and season.
Keywords: phytocoenosis, phytomass accumulation, plant matter translocation, Ca accumulation, Ca reserves, calcium budget.
1ФГБУН Прикаспийский институт биологических |
Поступила в редакцию |
