Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фитомасса и особенности круговорота азота и зольных элементов в экосистемах дуба черешчатого различной фенологической разновидности в условиях ЦЧР

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Фитомасса и особенности круговорота азота и зольных элементов в экосистемах дуба черешчатого различной фенологической разновидности в условиях ЦЧР"

воронежский ордена дружбы народов

лесотехнический институт

На правах рукописи

ФИТОМАССА И ОСОБЕННОСТИ КРУГОВОРОТА АЗОТА И ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЭКОСИСТЕМАХ ДУБА

ЧЕРЕШЧАТОГО РАЗЛИЧНОЙ ФЕНОЛОГИЧЕСКОЙ РАЗНОВИДНОСТИ В УСЛОВИЯХ ЦЧР

03.00.16—Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж — 1992

Работа выполнена на кафедре лесоводства Воронежского лесотехнического института в процессе обучения в аспирантуре о 1988 по 1991 гг.

Научный руководитель доктор биологических наук профессор В.И.Таранков

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

кандидат сельскохозяйственных наук А.М.Шутяев

Ведущее предприятие Воронежское лесохозяЯственное территориально-производственное объединение

Защита соотоитоя "15 " мая_ 1992 г. в {О'С>&

часов на заседании специализированного совета К 064.06.01 при Воронежском ордена Дружбы народов лесотехническом институте.

Адрес: 394613, г.Воронеж, ул.Тимирязева, Воронежский лесотехнический институт.

С диссертацией мояно ознакомиться р библиотеке Норопи*-окого леоотехнического института.

А.Г.Крылов ,

Автореферат разослан

Ученый секретарь Опецзовеп, канд.биологических наук, доцент

Н.М.Попова

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность 1: с следований, В настоящее время изучение биологической продуктивности и круговорота вепеств и лесннх экосистемах является одним из осповннх направлений лссоподственно-экологических исследований. Особой ютпроо представляют исследования высокопродуктивных ценозов и познание закономерностей, оп-ределяювдах эффективное использование солнечной энергии для образования биомассн. Важное теоретическое и практическое значение имеет изучите продукционного процесса, интегрирующего комплекс элементарных процессов лесных экосистем, запасов и структур« фи-томассы, растительных остатков, скорости их накопления я процео- • сов разложения, биологического круговорота вецеотв в лооннх сообществах и факторов, регулирующих этот процсоо. Б этом отношении весьма перспективными объектами исследования служат дубовие леса лесостепной зоны, которые по своему географическому положению находятся в достаточно метких гкдрогермических условиях (но всегда благоприятных для произрастания леса) и среди оообщеотя уме- • репных широт характеризуются сложным строением и высокой продуктивностью.

Актуальность томи значительно возрастает в связи о недостаточной изученностью особенностей продукционного процесса я биологического круговорота веществ в лесных насаждениях дуба череича-того различной фенологической разновидности в ЦЧР.

Цель и задачи исследования. Цель» работ» является изучение фитомассы и особенностей круговорота химических веществ в леопнх экосистемах естественного и искусственного происхождения о участием раьней и поздней фенологических разновидностей дуба черего-чятого для обоснования леСоводсгвешшх мероприятий, паправлогогах на повышение продуктивности и устойчивости насаждений в лесостепных условиях.

Основное задачи:

.1. Определить биологическую продуктивность п отруКтуру надземной фяютоо» в экосистемах естественного я искуоатвепного происхождения с участием ранней и поздней фонологических разновидностей дуба череачатого.

2. Установить содержание зольных элементов (К, Р, Са, Мд ) и азота в разных органах (листьях, ветвях, отводе, коре) двух фенологических разновидностей дуба черешчатого.

3. Провести анализ химического состава подстилки для оценки ее роли в круговороте минеральных веществ.

4. Выяснить содержание зольных элементов и азота в отдельных компонентах фитоценоза.

5. Выявить некоторые особенности круговорота минеральных ' . веществ и азота б древосгоях дуба различных фенологических разновидностей.

Научная нопкзна. Изучены фитомасса и особенности круговорота химических веществ в экосистемах естественного и искусственного • происхоздения с участием ранней и поздней фенологических разновидностей дуба черешчатого, а танке содержание зольных элементов и азота в разных органах дуба черешчатого, рассмотрены взаимоотношения между древостоем, кустарниками и травяным покровом, между фитоценозом и почвой, дан подробный анализ содержания химических веществ в подстилке, Достоверность результатов исследов.лий определяется большим фактическим материалом и соответствующей обработкой с использованием методов математической статистики.

Практическое значение работ». Результаты настоящей работы имеют определенное практическое значение для лесного хозяйства ЦЧР, превде всего, в аспекте использования их при разработке мероприятий, направленных на интенсификацию круговорота химических веществ, повышенно биологической продуктивности и устойчивости лесных сообществ, на регулирование взашлодействий между дубовым фитоценозом и почвой, обеспечивающих рациональное использование лесных ресурсов, повышение средообразующих функций и рекреационного значения лесных экосистем.

Структура и объем дяссоотати;. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, состоит ив введения, 5 глав, щшодоб и заккачения. Сгшсок использованных источников включает 208 наименований, в том числе 17 - иностранных. Текст иллюстрирован 36 таблицами к 12 риоункаш.

содержание работы

I. СОВРЕМЕННАЯ иаучышость И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ НЮЯОГЛЧЕСКОЙ ПРОДЛОТ1ВНОСТ11 и КРУГОВОРОТА ВЕЩЕСТВ В ДУБОВЫХ ФИГ0ЦЕН03АХ

Еще в 30-е годы академиком В.Н.Сукачошм били организовали первые в СССР разносторонние стационарные наследования дубового леоа с участием различных специалистов. Эти работы были возобновлены и особое развитие получили в 50-е-60-е годы. В 60-х годах к прежним традиционным направлениям исследования лес{шх биогеоценозов добавились новые вопросы - изучение запасов и динамики фигомассн в нижних ярусах леса, процессов превращения фитомассн при разложении, динамики наиболее вагшых проектов распада. Важной стороной изучения продуктивности древостоев является учет общей и надземной фитомассн древостоев (Нешатаев, Добрецова, Са-миляк, 1974; Горышна, 1974; Лукьянец, 1975; Литвиненко, 1901), структуры фитомассн по фракциям (Полякова, 1954; Лукьянец, 1975, 1978; Гагошпдзе, 1900 и др.) и ее вертикального распределения (Ле Чонг Куг, 1978). Большое количество работ посвящено изучения диапазона продуктивности дубрав Среднерусской лесостепи по типам леоа (Молчанов, 1963; Шиурова, 1957; Ватковский, 1969; Кирюков, 1969; Курнаев, 1980; Никитина, 1987 и др.). Содержание азота и зольных элементов определяли"многие исследователя ( СЬа-/тт/У , 1876; Яаптап , 1905; Мила, 1951; Ремезов, Быкова, Смирнова, 1952,1959; Айдинян, 1953; Бобрицкая, 1953; Алешина, 1954; Щербина, 1955; Ремезов, 1959; Богашёва, 1964; Нешатаев, Растворов, идр., 1966; Родин, Базилевкч, 1965; Колодченко, 1973; Чагина, 1976; Митрофанов, 1977; Павлова, 1978).

Обзор литературы показал, что в работах очень слабо отрале-ш особенности накопления фитомассн и круговорота вещеотв в насаждениях дуба различной фенологической разновидности и разного происхождения, мало данных об особенностях структура фитомаоон различных компонентов и динамики содержания химических элементов в подстилке дубовых насаждений ЦЧР.

2. ХАРАШРИОШКА ПРИРОДНЫХ УСДОЭД1Й

Воронекская область, где проводились исследования, находится в пределах двух природных зон - десоетотюи в степной. Климат умеренно-континентальный, с довольно карким лотом и холодной зимой, обусловленный, главным образом, широтой местности. Континен-талыюсть климата усиливается к юго-востоку и в теплое время года часто приходят из юго-восточных районов сухие воздушные маосы (суховей), вызывающие атмосферную и почвенную засуху. Средняя годовая температура составляет 5,2 °С. Продолжительность вегетационного периода - 183 дней. Среднее годотюо количество ооадков -629 ми.

11а территории лесхоза ВИТИ распространение почв довольно неравномерное. Наибольшую площадь занимает серне, светло-серые и теыно-серые лесные суглинистые и супесчаные почвы, наименьшую -черноземные, лугово-болотныо почвы, среднее место занимают пойменные ая/швиалыю-дерновне почвы.

Основными породшлз являются дуб черешчатий (51 %) и сосна обыкновенная (37 %). Средний бошчет древостоев по лесхозу - 1,9. Наибольшая производительность у сосни (I.5-I.7) и дуба высокоствольного (П.О), меньшая - у дуба низкоствольного (11I.I).

3. МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Программой работ предусматривалось определение биологической продуктивности и структуры надземной шитоиносц дуба черешчатого, анализ содержания зольных элементов и азота в разных органах двух фецояогичеоких разновидностей дуба черешчатого, а также в отдельных компонентах фитоценоза, анализ химического состава подстилки, выявление некоторых особенностей круговорота минеральных веществ в древостоях дуба черешчатого.

Исследованиями в основном были охвачены наиболее характерные для лесхоза ВЛТИ типы леса (табл.1): дубняк осоково-снытьевый (иокуоственное наоавдение дуба ршшей разновидности - II.П.I), дубняк, снытьевий (искусственное насаждение поздней разновидности - П.П.2) н дубняки осоковые (естественные, порослевые, насаждения ранней - Ц.П.З и поздней - П.П.4, - разновидности). Почвенный покров

леоннх насаждений представлен темно-серыми суглинистыми лесными почвами (П.П.2), серыми лесными суглинистыми (П.П.1,3) и супесча-шага почвамп (П.П.4).

Экспериментальный материал собран за период 1988-90 гг. Для определения весовых показателей фитомлссы и содержания химических элементов-взято 46 модельных деревьев; заложено 40 пробных площадок с размером 1x1 м 2 на определение'фитолассн напочвенного покрова, кустарников и подроста; отобрано 204 образца растительности, 144 образца подстилки и 48 образцов почвы для химических анализов.

Пробные площади закладывались по принятой в лесноН таксации методике (ГОСТ 16128-70; Анучин, 1971). В основу исследований биологической продуктивности полонен» "Методические указания ... в фитоценозах" (Родин, Ремезов, Базплевич» 1968), "Справочно-нормп-тивные материалы к методическим указаниям дли выполнения лабораторных работ по лесной таксации" (1988), а такяе работы Л.А.Молчанова, В.В.Смирнова С1Э71). Для оценки влажности растительных образцов использовался метод двухступенчатого определения влаги (ГОСТ 27548-87). Определение сырой золы производилось путем сухого озоления (ГОСТ 26226-84); калыцм и магния - комплексно-метрч-ческим методом (ГОСТ 26570-В5); азота,- тптрлметрическим методом по Кьельдалга (ГОСТ 13496-84); калия - на пламенном фотометре. Анализ каддого образца проводился в трехкратной повторюстп, обработку полученных данных проводили о применением математической статистики с помощью ЭВМ.

4. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЕКТИВНОСТЬ ДУБОВЫХ НАСАДЦЕШЯ

Продуктивность древостоя дуба чорешчатого. Продуктивность древостгя дуба поздней разновидности вшпе, чем продуктивность древостоя дуба ранней разновидности. Наибольшую часть надземной массы составляет ствол, затем ветви и кора, листья дают меньшую мао-су. С возрастом увеличивается, главным образом, масса органического вещества стволов, а масса остальных частей деревьев увеличивается в меньшей степени. По море повышения диаметра и высоты дрспо-сгоя закономерно увеличивается доля массы стволов и уменьшается доля массы коры. Доля массы ветвей и листьев в общей фитомаосе зависит от возраста. В молодых дрёвостоях дуба доля массы ветвей и листьев в об'^еЯ фитомассе больше, чем в более старших дрёвостоях;

Таблица I

Таксационная характеристика дубовых древостоев

■ Диаметр, см Высота, м ■ Возраст , лет Класс:Коли-:Су шла:Полно: бони-:чест-":площд:та : тета :во :дей :дре- :Запас, :дере-:сече-:востоя „ . :зьев :ния : - :м /га :шт/га!м2/га: :

лроб- ной г. лоза дя Тин леса Состаз сред-:макси пай :маль-:нкй сред--макси няя :наль-:ная

Дубняк осоково-снытьевый (искусственная ра- 1ВД 10,2 20,5 14,1 15,8 35 нораспуснаэдая-ся разновидность дуба)

Дубняк снытье-

вый( искусствен- 1ОД 14,1 23,5 14,9 17,2 35 ная позднорасаус-кащаяся разновидность дуба)

Дубняк осоковый (естественная

ванорас пускач- Ш 18,8 32,0 18,5 20,0 56 ■дхчся разновидность дуба)

Дубняк ссоко-еый (естественная позднорас- 1СИ 21,9 36,5 21,9 24,4 62

пускающаяся

сазнозщщость дуба)

П 1507 17,50 0,78 136,22 го

I 1591 24,75 1,05 187,75

Ш 741 20,53 0,77 207,95

П 683 26,01 0,86 280,13

в связи с фенологическими разновидностями дуба в одном возрасте эти показатели имеют незначительное различие.

Средний прирост органического вещества в древостоях разных типов леса возрастает от наименее производительного насаждения к наиболее производитеяыюму от 3,63 до 8,23 т/га. Т! насаждениях одного возраста прирост в древоотое позднораепускащейся разновидности в 1,6 раза больше, чем в древостое ранораспускающейся разновидности. Доля прироста массы листьев в общем объеме прироста дре-востоев колеблется от 49,3 до 58,1масси ветвей - от 5,6 до 8,4 стволов - от 33,5 до 45,1 Этот (¿акт, несомненно, свидетельствуем о наличии нормального хода формирования фитомассы в древостоях.

Продуктивность кустарников и подроста. Для роста дуба определенное количество кустарников имеет большое значение. Продуктивность кустарников и подроста занимает немалую часть об^ей продуктивности в фитоценозе. Она зависит от типа леса, возраста эдификатора и состава. С повышением возраста эдификатора она уменьшается. В 53-летнем и 62-летнем естественных насаждениях дуба черешчатого фитомас-са кустарников и подроста в 2-4 раза меньше, чем в 35-летнем искусственном насаждении. В насаждении дуба поздней разновидности фи-томасса кустарников и подроста почти в 2 раза меньше, чем в насаждении дуба ранней разновидности.

В фитомассс кустарников и подроста наибольшую часть составляет лещина обыкновенная (33-72 ,1); липа мелколистная занимает второе место; остальные порода (клен остролистный, клен татарский и свидина кроваво-красная) дают небольшую часть фитомассы.. Наибольшее значение в ярусе кустарников принадлежит леиргш. Пасса ассимиляционного аппарата этой породы составляет 10-30 '% от общего объема ее фитомассы.

Продуктивность напочвенного покрова. Б биогеоценозе дубравы слоннш.1 процессом является формирование продуктивности живого напочвенного покрова. В динамике назешой фитомассы травянистых растений лесостепной дубравы м.жно выделить три основных типа сезонной структуры продуктивности. Растения первого типа, к которому принадлежат ранне-весенние эфемероиды, благодаря особой сезонной позиции,целиком успевают осуществить всю аоспмиляциоштуш работу

и сформировать фитомаосу в световую фазу; растения второго типа -сныть и сходные с ней по ритму фотосинтеза виды (в той числе и с зимующими лкстыши) - при длительном вегетационном сезоне имеют короткий период активной ассимиляции и интенсивного формирования фитомассы; раотения тх^тьего типа - это виды (норичник, колокольчики, гравилат и др.) с поздним началом вегетации, имеющие небольшой, но устойчивый фотосинтез.

Б 62-летнем насаждении дуба поздней разновидности масса травы составляет 0,793 т/га; в 56-летнем насаждении дуба ранней разновидности - 0,476 т/га; в 35-летнем насаждении дуба поздней разновидности - 0,370 т/га; в 35-летнем насавдешш дуба ранней разновидности - 0,504 т/га.

Общая продуктивность в насаждениях. Величина общей фитомассы в дубових насаждениях в зависимости от фенологических разновидностей и происхождения характеризуется большой изменчивостью (табл.2). В насаждении поздней разновидности дуба, отличающейся наибольшей производительностью, общая фитомасса составляет 168,12-171,50 т/га; в наименее производительных насаждениях дуба ранорасгг; знающейся разновидности масса органического вещества равна 1(2,77 -102,81 т/га. Продуктивность насавдений дуба поздней разновидности в 1,6 раза больше, по сравнению с продуктивностью насавдений дуба ранней разновидности (табл.2).

Больдиш изменчивость запаса фитомассы насаждений но фонологическим разновидностям дуба определяется, в основном, разной массой органического вещества, закрепленного в древостоях, кустарниках и подросте. С повышением общих запасов фитомассы доля массы древостоя увеличивается, а доля массы кустарников и подроста уменьшается. Доля массы трав в общей фитомассе насавдений не превышает 0,5 %.

Поступление органического вещества на поверхность почвы и'его разложение. Количество опада изменяется в зависимости от полноты, состава и возраста насажде1шя. В 35-лзтнем искусственном дубовом наоавдении масса опада больше 5 т/га, а в 56-летнем естественном дубовом насаждении - 3,65 т/га и в 62-летнем естественном дубовом насаждении - 4,03 т/га. Древесный опад поступает на поверхность 'почвы в сравнительно узкие сроки: начинается листопад с середины

Таблица 2.

$итомасса (М+ ш ) в дубовых, насаждениях, т/га абсолютно сухого ващасггза

Характеристика насаждения

Элементы населения

древостой

:куетатаккя и :_поЬпосг

травяной псктзов

••+гл ' и - +т : м : ±т

Всего

:±ГП

: В том : числе : касса : лестны .древостоя •и подлеска

Дубняк осоко-сныть-

евый, 35 лег, искус- 78,74 - яч 22,55 т оЯ 0,51 п ~ тпг 77 7 ,п стланная панопаспус- „„ „„ э'оа 22 12 " 1 ' •

0,50

ственнэя ранораспус- 77 кающаяся разновид- " ность дуба

Дубняк снытьевый, Зо лет, искусственная аозднорасиуска- 155,60 7 йт 12Д5 п 7о 0,37 0 гс тея то я и

шгттао-псг'погитпптптилл'г'т.__— '•сц- 7 23 " и»ио

ющаяся'разновидность а2 55 дуба " '

Дубняк осоковый, 5ь лет, естественная ранораспускаю- 90.63 3 .д 11,70 о щаяся разновидность £8Д5 ' ц^зз

Дубняк осоковый, 62 года, естественная

поаднораспуснаэдая- .165,17 т? 2ч 5,54 0 па ся разновидность 3т ' 3 2з

дуба " ' '

0,22

0.48 0,47

0,79 0,45

0,06 102,81 4,10

0,03 171,50 12,59

8.80 8,64

6.70 3,39

3,23 3,14

4,39 2,55

3 знаменателе - в % к сбцей.фятоулссз

сентября и заканчивается в первой декаде ноября. Макшщум опада приходится на начало Ш декады октября. Динамика опада травяного покрова зависит от соотношения отдельных травянистых синузий под пологом леса. Отмирающие надземные части трав поступают на поверх ность почвы в течение всего года, причем можно отметить два максимума в начале лета (май-июнь) и в начале ооени (сентябрь).

Запасы лесной подстилки сильно подвержены пространственному варьированию в связи с пестротой ыикроусловий в лесу. Максимальные запаси лесной подстилки наблюдаются в мае, когда процессы разложения еще заторможены и составляют в различных типах леса 6,68-15,62 т/га. К июню запасы сильно сокращаются (примерно в 1,5-2 раза) и достигают 3,63-8,14 т/га. От июня к сентябрю запасы лесной подстилки постепенно увеличиваются, а затем уменьшаются. Интенсивное разложение лесной подстилки происходит б июне и октябре. Величина опадо-подстплэчных коэффициентов уменьшается ох мая к ооени.

В большинстве случаев ход разложения лесной подстилки в течение вегетационного периода и запасы ее измоныотся однотипно б различных насавдешшс. Однако в насаждениях дуба поздней разновидности запасы лесной подстилки всегда больше, чем в насаждения; ранораоцуокащегося дуба. В насаждениях поздней разновидности дуба во всех случаях спадо-подстилочнпз коэффициенты млеют более высокое значение и изменение их от мая к октябрю более резкое, чем в насаждениях рачораспускающегося дуба. Это свидетельствует о том, что лесная подстилка в наоавдотш: поздкорчооускакдегозя дуба'разлагается быстрее, чем в насаждениях ранораояуокающогося дуба.

5. ЖЦЧЕСКИЗ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЫ

II КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА В ДУБОВЫХ НАСАЩЕНШХ

Азотный и зольный ооотар дуба череичатого. В листьях дуба ч репчатого имеется относительно высокое содержание суммы зольных алиментов и азота. При сравнительно небольшом колебании сумма аодьпых элементов п азота по типам леса (9,44-10,47 %) отмечаете довольно сильная изменчивость содэр&анин отдельны?: химических йдзментов. В лиит&чх дуба поздней разновидности количество азота

выше, чем в листьях дуба ранней разновидности. А в насавдеииях разного возраста дуба содержание азота в листьях различается незначительно. Более высокое содержание азота в лиотьях дуба, произрастающего на супесчаной и темно-серой лесной почвах, по-видимому, связано с большим количеством его в мощном гумусовом горизонте. Из зрмическнх элементов, содержащихся в золе листьев дуба, ведущее место по количеству занимает калий (0,93-1,34 %).

Его содержание в значительной мере обусловлено возрастом древостоя и почти не зависит от фенологической разновидности дуба. ' • Содержание кальция в листьях дуба колеблется по типам, леса в пределах 1,03-1,17 % от веса сухого вещества и закономерно снижается по мере повышения возраста насаждения. 3 листьях дуба содержится очень-мало фосфора и магния. ' "

В ветвях-.'дуба содержание азота и зольных элементов в 1,5-2,5 раза меньше, чем в листьях. В то ке время обнаруживается большое колебание их количества в зависимости от толщины сучьев. В отмирающих ветвях общее содержание азота, фосфора, калия и кальция знаг-чительно меньше, а магния - значительно больше, чем в живых ветвях. Данное явлоние носит общий характер и свидетельствует о глубокой депрессии метаболических процессов в ветвях в конце жизненного цикла. .

Из всех частей фитомассы дубовнх насаждений стволы деревьев отличаются наиболее низкой зольностью. Количество зольных элемен-в стволах в 3,5-5,5 раза меньше, чем в лиотьях. Содержание зольных элементов с возрастом уменьшается, а в пределах одного возраста в стволе дуба ранней разновидности содержание золы выше, чем в стволе дуба поздней разновидности. Содеркание золы в сгволаа по мере увеличения их толщины уменьшается. Содержание азота, калия и магния в стволах во всех насаждениях не зависит от возраста, диаметра и фенологических разновидностей.

Кора дуба отличается высо'ким содержанием золы. С увеличением возраста и толщины стволов содержание золы уменьшается. Гсодераа-ние различных химических элементов в коре выше, чем в древесине» Химические элементы в органах дуба распределяются свеяушяц образом: в листьях - N > К > Са> Мд >Р; в живых ветвях - Са > > К > Р >Мд ; в отмирающих ветвях - Са>Ы > Мд >К > Р; в отво~" дах и коре -- Са>М > К > Шд> Р.

Азотный и зольный состав кустарников и подроога. Характерной особенностью химического состава кустарников и подроста является-высокое содержание золы и азота, Содержание золы в листьях по породам кустарников и подроста колеблется от 7,99 до 15,94 % от веса сухого вещества. Наибольшее содержание золи в листьях свидины кроваво-красной (16,94 %), наименьшее - в лногьдх клена татароко-го (7,99 %). Содержание азота в листьях колеблется от 1,77 до 2,91 %, В листьях клена остролистного, липы мелколистной и лещины обыкновенной содержание азота превышает 2,60 %. Количество азота и золы в-листьях кустарников на темно-серой лесной почве выше, чем на других типах почвы. В листьях кустарников и подроста содержится более высокое количество калия (1,13-1,96 %) по сравдетю с содер-аанием калия в листьях деревьев дуба.

Азотный и зольный составцтр?вяного покропги Надземные части ■ травяных растений отличаются большим содержанием элементов питания по сравнению с древесной растительностью. Преобладающими элементами являются налиИ и азот, Колебания в содерзании различных 8цементов у рассмотренных видов (сныть обыкновенная, осока пло-систая и копытень европейский) весьма значительны, Содержание калия Изменяется от 2,30 до 7,59 %, азота - от 2,6 до 2,89 %, кальция - от 0,27 до 2,17 %. Содеряаше калия в наземной части сныти и когштеия достигает высокого уровня (соответственно 7,59 и 5,3155).

Общее содержание химич.еоких элементов в г.пгомасса насаждений^ Количество азота и золышх элементов в фито.массе дубовых насазде-ний колеблется от 3189,75 до 6049,43 кг/га (табл.3). Наибольшее количество азота и зольных элементов содержится в сштоыассе 35-летнего насаждения поздней разновидности дуба (6049,43 кг/га), Наименьшее - в фитомассе 56-летнего насаадешм ранкей разновидности дуба (3189,75 кг/га). В пределах одного возраста в фитомассе цасагдешгй поздней разновидности дуба общее количество химических элементов в 1,3-1,4 раза больше, чем в фитомассе насапдений ранней разновидности дуба. В фитомассе всех исследованных насаждений ссдорзштся большее количество кальция и азота, сравнительно мало фосфора. Порядок накопления элементов питания довольно постоянен: Са> !■! > К У Ы<)> Р. Такой порядок отмечен и для еловых насаждений (Казимиров, Морозова, 1973).

Таблица 3

Количество химических элементов в йато.массе дубовых насатвдений (кг/га на абс.

сухое'зещество)

Тип леса ;Компо- : :ненты : :насак- : :дения : N ; Р : К 1 Ca щ >: зола : зола с ; азотом

I 2 3 4 5 6 7 8 9

Дубняк осо-ково-сныть-евый, 3d лет, искусственная ранораспус-кавдаяся разновидность дуба

древостой

кустарники 2 подрост

насаг-денЕе

309,59 44,42 183,03 738,ai 61,02 2742,72 3052,31

226,79 36,51 135,92 222,24 50,25 1039,35 1326,14

13,15 1,99 25,77 4,56 1,36 89,27 102,42

549,53 82,91 345,75 es5,6i 112,63 3931,34 4480,97

549,82 .76,97 317,08 1209,48 127,68 4776,66 5326,08

113,54 18,80 66,48 103,87 26,63 . 520,22 633,70

9,63 1,67 25,67 4,85 1,19 79,56 89,19

672,99 97,44 409,23 1323,23 155,50 5376,44 6049,43

тьевыи, 35 лет, искусственная поздпэрас-пускаыцаяся разновидность дуба

стой

кустарники и подрост

sparci

насаждение

«---—

.; I

2 3 4 5 6 7

Продолжение табл. 3 8 ; 9

йознё» 53 лег» естзст-векная рано-распускаю- . щаяся разновидность дуба

диево- СТОЙ 321,95 44,57 154,07 645,03 68, СБ 2273,29 2595,24

кустарники и .подрост 02,24 15,85 47,10 89,50 21,8В 446,15 528,39

-травы 11,33 1,30 11,20 1,43 0,58 54.79 66,12

. Еасак-двнне 415,52 61,72 ■212,37 735 г 95 90,89 2774,23 3189,75

древостой 556,22 -70, Ш 298,52 1010,59 144,59 3593.11 4249,33

вустар-"НИКИ ж подрост 40,17 7,03 22,61 37,64 10,20 217,11 257,28

травы 18,22 2,39 21,80 3,99 1,88 99,44 . 117,.66

касан-дение 624,61 79,47 342,83 X 052у 22 156,67 4009,,66 • ' 4524,27

Дубняк осэ-

К03ЕЙ-, 62

яся разновидность. дуба

Древостой насаждений содержит основную часть азота и зольных элементов. Наибольшее количество химических элементов концентрируется в древесине, затем, по мере уменьшения их оодергл-нюг следует кора, ветви и листья, В пределах одного возраста количество всех химических элементов отдельных частей фитомассн в древостоях поздней разновидности дуба больше, чем в древостоях ранней рамгоидаоогл дуба. В кора дровосгоев поздней разновидности дуба количество элементов питания накапливается больше, чем в коре древостоев ранней разновидности даба. В ветвях и листьях, яак в древостоях поздней разновидности дуба, так и в древостоях ранней разновидности дуба, количество химических элементов }ве-лпчивается с повышением производительности древостоя. В 35-летних древостоях дуба в отдельных частях фитомассн накопление элементов характеризуется следующим рядом: в древесине, коре и ветвях - Са >N > К > M<J > Р и в листьях - N > К > Са > ?,lg > Р. В 62-летнем и 56-леияем древостоях дуба накопление элементов характеризуется следущал! рядом: в древесине и коре - Ca>N> К > M(¡ > Р, в ветвях - Са > N > К > Р > Но, в листьях -N>Ca > К > Ид ' >Р.

В фитомассэ кустарников наибольшее количество содержится азота, калия и кальция, наименьшее - фосфора и магния, причем больше химических элементов накапливается в ранораспускаю'лихся дубовых насаждениях. В 35-летних искусственных и 62-летнем естественном насаждениях дуба в фзтомассе кустарников элементы питания аккумулируются в такой последовательности: N>Ca > К > Мд >Р, а в 56-летнем естественном насаждении дуба - Ca>N >К> üg>Р.

Наименьшее количество химических элементов содержится в фи-томассе травяного покрова; накопление элементов питания характеризуется следующим рядом: К > N >Са>Р > Мд.

Круговорот азота п вольных элементов в древостоях дуба. Древостой различных фенологических разновидностей дуба черетчатого ежегодно выносят из почвы 44,83-110,60 кг/га азота и 160,45-431,22 кг/га зольных элементов ( табл. 4). В высокопродуктивном 35-летнем древостое поздней разновидности дуба расходование элементов питания максимальное, 'в 1,4 раза больше, чем в 35-лет-

Таблица 4

Дияатага биологического круговорота веществ в древостоях дубовых насаждений

( кг/га на абс. сухое вещество)

Тип лэса :Показатели круго-: : ворота ,: N : Р : к : Са ; мз ! зола

I ' 2 3 4 5 6 7 8

Дубняк осо- • • еннос химических

зово-сннтье- элементов пз 73,22 9,52 44,69 49,ТО 12,48 308,70

вый, 35 лет, почвы

кпх элементов с .61,52 7,43 34,38 32,57 10,64. 232,14 кающаяся опалом

сазЕсюядность

зэ че

древостое

ы

дуба закти пленке закн- со

ческах элементов 11,7 2,09 9,71 17,18 1,84 те,56

вынос химических

Дубняк снкть- элементов из 110,60 12,76 61,25 71,41 '17,29 431,22

евый, 35 лет, почва

возвтат хишчес-

ках элементов с 95,24 8,78 48,13 46,71 13,24 305,92 ¡лающаяся раз— опяттом

навидность

дУс3а закрепление хими-

ческих элементов 15,36 3,98 13,12 24,70 4,05 125,30 з древостое

Продолжение табл.4

2 -

Дубняк осо- вынос химических

ковый, 56 элементов из 44,83 4,72 19,45 26,87 6,68 160,45

дет, естест- почвы

венная рано-расцускающая-ся разновидность дуба Еозврат химических элементов с опадом 36,75 2,73 14,92 15,48 4,99 109,91

закрепление хими- 8,08 1,99 4,53 11,39 1,69 50,54

чеаких элементов

в древостое

б^лтго» вынос химических

$эвыГ 62 элементов из. 76,68. 7,83 33,17 .42,98 .10,22 267,89

года/естест- потвы

венная позд- возврат хишчес-

норасцускаа- ких элементов 65,29- 5,09 24,91 23,63 6,72 189,80

щаяся разно- с опалом видность дуба закрепление химических элементов 11,39 2,83 8,26 19,30 3,50 78,09 з древостое

нем древостое ранней разновидности дуба. Меньше всего используется химических элементов в 55-летнем древостое дуба ранней раз- ■ повинности (почти в 1,7 раза меньше, чем в древостое поздней разновидности дуба).

В древостое основное количество элементов питания вдет на формирование фбтосшггезирующего аппарата. Соотношение потребления элементов питания на формирование прироста отдельных частей фитомассы характеризуется следующими величинами: листья - 77,8--81,4 %, стволы - 11,4-15,4 %, ветви - 6,4-9,6 %. На построение прироста разных частой фигоыассы древостоя элементы питания потребляются в различных соотношениях. На прирост листьев идет много азота, а на стволы и ветви расходуется больше кальция. Для дубовых насаждений характерна следующая закономерность: на формирование единицы массы органического вещества древостоями ранней разновидности дуба расходуется больше химических элементов, чем древостоями поздней разновидности дуба.

С опадом органического вещества древостоев дубовых насаждений ежегодно поступает 36,75-95,24 кг/га азота и 109,91-305,°2 кг/га зольных элементов. Количество химических элементов в оподе зависит от тина леса. Возврат химических элементов, как н их потребление, значительно больше в высокопроизводительных дубовых иасаздениях, отличающихся наибольшей массой опада органического вещества.

В приросте древостоя поздней разновидности дуба закрепляется большее количество элементов питания, чем в приросте древостоя ранней разновидности дуба. Основная часть химических элементов закрепляется в стволах, затем в ветвях.

Динамика содержания химических элементов в подстилке. Большой интерес представляет содержание в подстилке элементов питания;динамика химических олементов в подстилке позволяет, в частности, уяснить скорость высвобождения отдельных элементов питания из органического вещества в процессе его разложения, а также проследить направление миграции этих элементов по профилю почвы. Темпы нарастания и. отмирания травянистых растений сильно влияют иа содержите химических элементов в подстилке. За вегетационный сезон в динамике химических элементов в подстилке ионно выделить

три этапа: 1}от мая до июля (или иташ) - характеризуется постепенным их повышением (крона содержания азота); а затем в содержании элементов наблюдается резкий скачок в июле или июне (максимум в течение вегетационного периода); 2) от июня (или июля) до августа ( сентября ) - характеризуется резки»? уменьшением содержания химических элементов, что совпадает с интенсивным ростом древесных пород; 3) от августа (сентября) до октября - характеризуется постепенным увеличением содержания химических элементов, что тесно связано с прекращением отрастания растений.

В динамике отдельных химических элементов в подстилке есть свои особенности в течение вегетационного периода.

ВЫВОДИ И ПРЕДШШШ

I. В дубовых насаждениях поздней разновидности общая продуктивность в 1,7 раза больше, чем в насаждениях ранней разновидности дуба. Основную часть общей фитомассы дшот древостой, затем кустарники и живой напочвенный покров. ? 2. Продуктивность древостоя поздней разновидности дуба почти в два раза больше древостоя ранней разновидности дуба. Для древостоя дубовых яасавдешй наибольшую часть надземной массы составляет ствол, затем ветви и кора, листья дают меныпз® массу. По мере повышения диаметра л высоты древостоя закономерно увеличивается доля маосы стволов и уменьшается доля массы корн.

3. В древостоях поздней разновидности дуба прирост фитомао--сы больше, чем в древостоях ранней разновидности дуба. Более высоки,! приростом фитомассы характеризуются также семенные древо-* стой, по сравнению с порослевыми.

4. В насаждениях дуба ранней разновидности продуктивность' .кустарников почти в 2 раза больше, чем в насаждениях дуба поздней разновидности. Наибольшую фитомаосу дает лещина обыкновенная.

5. В динамике фитоыассн травяного покрова лесостепной дуб-' равц могло выделить три основных типа растений по сезопноЭ структуре продуктивности: I - ранне-весенние эфемероиды; 2 - сшгть обыкновенная и сходные с ной по ритму фотосинтеза вид.« о коротким периодом активной ассишшпрш и интенсивного формирования фитомассы (осока волосистая и копытень европейский); 3 - рпстя-

ния о поздним началом вегетации, имеющие небольшой, но устойчивый фотосинтез. Продуктивность травяных видов в дубовых насаждениях о повышением возраста древостоя увеличивается.

6. Масса опада в дубовых лесах не обнаруживает закономерных изменений в зависимости от возраста насаждения и фенологических разновидностей дуба. Но в дубовых насаждениях искусственного происхождения масса опада больше, чем в дубовых насаждениях естественного происхождения.

7. Запасы лесной подстилки в дубовых насаждениях сильно подвержены пространственному варьированию в связи с пестротой условий в лесу и заметно колеблются в течение вегетационного периода. Максимальные запасы лесной подстилки наблюдаются в мае, в июне

ее запаоы сильно сокращаются.

8. По относительному содеряаю® химических элементов в органической массе порвое место занимают листья, затем в порядке постепенного обеднения ими следуют ветви, кора и древесина. Во всех частях дуба в наибольшем количестве содержатся азот, кальций и калий, в наименьшем - нагний и (Тосфор. По мере повшения-толщины ветвей и стволов содержание элементов.питания в них уменьшается.

9. На основашш высоких показателей содержания химических элементов в листьях лещины обыкновенной, клена остролистного и липы мелколистной следует, что охи растения могут бить хорошими спутника/ж дуба. Опад их листьев, богат]! химическими элементами, ежегодно возвращается в почву и благоприятно влияет на роким питания дуба.

10. Травяной покров дубовых насаждений содержи наибольшее относительное количество химических элементов, особенно калия.

11. В оощой фитомассе дубовых насаждений накопление хпми-чеоких элементов харанторизуегся следующим рдпом: Са>Ы > К>

М|)>'Р. Основное количество химических элементов ( в кг/га) дает древостой, затем кустарники и напочвенный покров.

12. Содержанка химических элементов в подстилке от мая к ияшз (¡пола) повышается, от июля к августу (сентябрю) уменьшает-оя, а затем увеличивается, что тесно связано с процессами раз-, лопенпя, нарастания флтомассн и погодными условиями.

13. Интенсивность круговорота химических элемзнтов в насад-

доииях подвержена большим колебаниям и геено связана с возрастом древостоя и (¡енологическими разновидностями дуба черешчатого. В процессе формирования дубовых насаждений поздней разновидности создается весьма большая масса органического вещества и при этом извлекается из почни значительное количество элементов питания; ежегодно с опадом органического вещества происходит возврат химических элементов в почву.

14. В свежих условиях местопроизрастания для уменьшения зависимости роста древостоя от неблагоприятных климатических факторов и повышения продуктивности насаждения рекомендуется создало культур дуба поздней разновидности л формирование насаждений климальнои полноты, чтобн обеспечить достаточкув площадь пита-пш для каждого дерева; введение в состав насаждения спутников [липа и клеи) и кустарников (лещина); регулирование напочвенного покрова; внесение минеральных удобрений (особенно азота).

адшеано в печать 6.Ü4.92. Формат GüxB4 1/16. Объем I п.л. Ира* 100 ЭКЗ. Зякпз 705^02г.

эронежская типография "Транспорт" комитета по печати информации администрации области. )ЮОО, Вороне*, пр-т.Революции, 18.