Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Первичная продукция и биологический круговорот азота и зольных элементов в высокогорных луговых сообществах Гиссарского хребта

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Первичная продукция и биологический круговорот азота и зольных элементов в высокогорных луговых сообществах Гиссарского хребта"

~ п р а

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ БОТАНИКИ АКАДЕМИИ ЯАУКу РЕСМБЛШСИ ТАДЖИКИСТАН

На правах рукописи

СЛЛП1ЛСШЛ На'г луб а Юлдашевна

УДК 581.11 (575.3)

ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСШй КРУГОВОРОТ АЗОТА И ЗОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВЫСОКОГОРНЫХ ЛУГОВЫХ СООБЙЩСТЕАХ ГИССАРСКОГО ХРЕБТА

03.00.05 - ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ДутЕййб®- 1992

: габота выполнена в Отдьлы геоботанику и рвсурсоьедения ордена • Тр,удояого Нравного ЗнямаНи Инг лтута ботанику Академии наук Республики Таджикистан

Научные рухоподнтйли - доктор биологических наук А.И. Маилов и

кандидат биологических наук А.А.Мадамино»

Официальные оппонйиш- заслуженная деятель наук Республики Таджикистан , доктор биологических наук, профессор КЛ.Рпхманинз ;

кандидат биологических наук Л.Н.Ппчадданова

Вг'дутцее учреждение - Таджикский научно-исследовательский Институт почвоиодвнил

Заяитв цнссортацив назначена 3 ШОМ*^ 199^ г. в ^О часов на аясе.даьии спец'/ллизированного Совета К 013.03.01 па присуждению ученой степени кандидата биологических коуа ггрн Институте ботаники АН Республики Таджикистан ( 734017, г. Душанбе, ул. Каракова, 27) - кснференцзал

С диссертацией можно оанякомиться в библиотеке Института.

! Автореферат разослан _^^ _ г>

УчеикЛ секретарь специализированного Совета, кандидрт биологических наук Л.А.Петрова

л.Али

5 ^ ОБЩАЯ ХАРА1СГЕРИСТ1ЖА РАБОТЫ

■■ , •. /Актуальность _ ,темы. Высокогорья занимают 61 % территории

1 '' .Таджикистана и обладают значительными биологическими природными ' ^'-С -И^ХЙг^'31 • Естественные высокогорные травостои,п в первую оче-родь луга,служат базовыми кормовыми угодьям:! для летного отгонного животноводства. Высокогорные луговые сообщества характеризуются достаточно богатым флористическим составом, значительной емкостью биологического круговорота,Имеют важное природоохранное и иротивоэрозиоиное значение. При чрезмерном к недостаточно научно обоснованном вмешательстве они выходят, из равновесного состояния, продуктивность пастбищной и оби-ч" фитомассы резко снижается, увеличивается количество непоедаемих видов, растения становятся более приземистыми, видоизменяется морфоструктура и т.п.; нарушенный почвеипо-растительный покров не восстанавливается в течение длительного времени.

В комплексе проблем рационального использования природных ресурсов высокогорий республики, восстановления и повышения био.™ логической продуктивности фитоценозов., разработки научно обоснованных приемов природопользования д охраны генетических-*ресурсов растительного покрова важное значение приобретает и вопросы изучения первичной продуктивности Е биологического круговорота азота п зольных элементов в различных типах высокогорной расмггаль-• . чости. Постановка таких актуальных вопросов предусмотрена в йеи-дународной биологической nporpaf.if.io ЮНЕСКО. О стой целью наш были проведены подробные .неслодовшпгя первичной продуктивности и круговорота азота и золышх элементов в- луговых сообществах высокогорной зоны Гиссарского хробгр По плану НИР Отдела.

Цель и задачи исследований. Предусматривалось изучение продуктивности характерных для высокогбркнх экосистем Гцсоарского ■ хребта рисовидково-осоково-оерпуховдй лугосгеш я оооково-луно-пого лута при существующем' бессистемном паегбшцнйд использовании и в условиях запоБедования; выявление разногодачяой' дт,пйхшт запасов надземной фито-- и морилассы; определение годашой .продук-щш фптоценозов и количества поступающего в почву .органического вещества (ОВ); определещто содержания и.оапасап, Р, д, Са, н^', т?е ,'Л и на в ОБ сообществ на иастбидпюс к эаповеднгп: участках с построением рядов поглощения азота а золышх элементов;;хар?тс— рпстикп особенностей процессов биологического круговорота 0,'^.ц ■ .'ооновних зольных элементов в 03 яаегбшишх и иолов-эднах зкеело-'1с!м; изучение -Люхикическаго состава и Ешгагельйоа 'цыщбс. } даи-г-

нантов и зеленой массы всего травостоя.

% Научная новизна..Впервые для высокогорных луговых и лугос-тепных экосистем Гиссарского'хребта получены количественные характеристики продукцкопю-деструкциошшх процессов, изучена по-годичная динамика запасов надземной фито- и мортмассы выявлена полная' структура ОБ. Впервые для высокогорий Центрального Тад-ки-кистана количественно оценен малый биологический круговорот азота и зольных элементов о.учетом потребления их животными с зеленой фитомассой и возвращения с экскромонташ и мочой.

Практическая ценность. Материалы но продуктивности растительных сообществ позволят специалистам сельского хозяйства и пла-дирувдим органазаш* ям дифференцированно использовать кормовые угодья Центрального Тадшастана для поддержания стабильности биолсгачоской и хозяйственной продуктивности фитоцснозов по годам.

Реализация результатов исследований. Материалы диссертации ,:ошли в научный отчет "Разработка научных основ рационального использования ресурсов дикорастущих кормовых, медоносных и пищевых растет! Центрального Таджикистана" и лспользуптся для научно обоснованных нормативов и рекомендаций по рациональному использованию высокогорных пастбищ.

Апробация работы. Основные результаты долодеш'.на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана в г.'Душанбе (19Б9), на всесоюзной научно-практической конференции в г. Новосибирске (1969), на всесоюзной • научной конференции специалистов по охране и мониторингу ххэрнцх. экосистем в г. Душанбе (1969), на всесоюзной научной конференции молодых ученых и специалистов в г. Худаааде (1990), на республиканской научной' конференции по актуальны;,! вопросам охраны и использования растительности Таджикистана'в г.-Душанбе (1990).

Публикация« По материалам дисс ртацип опубликовано 7 работ.

Объем и стуктура работы. Диссертация излонена на страницах машинописи (из которых приходится на текствую часть^ и состоит из введения, 6 глав, выводов и включает 76 таблиц и 3 рисунка. Описок использование" литературы насчитывает 190 наименований, из них 6 на иностранном языке. ' '

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Гйава I; : ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОГОРИЙ ГИССЛРСК0Г0 ХРЕБТА

Гиссарскяй хребет является крупным высокогорным хребтом Центрального Таджикистана и горной области Пашро-Алая (Гвоздецкий, Голубт!Кив, 1987).- :

Климат района исследований резко континентальный. Зга,1а прс-г дожаотся 8 месяцев (о октября по-май), на северна склонах хребта снег сохраняется до середины;июня. Лето - теплый период со среднесуточными температурами до)ю0С, длится 2 месяца (шолъ-аь-густ). Осень (сентябрь)- переходный период от теплого к холодному, отличается большой сухостью. Среднегодовая суша осадков составляет 445,6 мм, 80 % которых выпадает зимой.

Почвы высокогорные луговостепные, молкозсмистые, маломощные. Содержание гумуса в верхних слоях почвы составляет 4-9 % (Ломов, 1585), валового я - 0,'69 - 1,34 %. Основная масса подземных органов растений распространяется в слое' почвн глубины 50 см (Ка~ леткина, 19665 Акрамов, 1987).

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Объектами исследований выбраны два наиболее типичных фитоценоза - рисовидково-осоково-серпуховая лугоотепь и' осоково-луковый луг в сравнительном аспекте на вшасаомых и заповедных участках.

Фитоценологические описания (Флористического состава и учет ОБ проводили в конце июля по общепринятым методикам ■ (Понятовокая, 1964). Для'изучения продукциошю-деструкцио1шых процессов в надземной биомассе фитоценозов в кощо июля, в период максимального развития травостоя, определяли запаоы золеной массы, ветоши и подстилки. По Н.И, Базилавич и др. (1978) методом почвенных мо -нолитов определены запаси отвых п мертвых подземных органов на пастбищных и заповедных участках, Надземную массу отбирали п пятикратной повто^ности р учотннх площадок 1хХ м^» подземную масоу учитывали о этих яе площадок монолиташ 25x25 см2 послойно до . глубины 50 см. Поззгорносгь пятикратная. Подземную биомассу отмы-■ вали от почвы на оитах о диаметром ячеек 0,25 йм,- Подземная фи- ', то- и моргмасса опродолоиа, методом окрашивания метпленоишл голу*. . бым (Гродзинский, 1064). , •■•''■'• , *' ', ; : ' ..' .' '■"■'/

С целью определения переваримости $итомассы Ъ.рргализш яи-' еотшхх и количества возврата ОБ на пастбшла определяли массу.: як-скрементов данного'года с площади 100 м2 ь пятикратной повторное-та. Зоотехнические анализы проводились. по общепринятым методикам (Ермаков и др., 1972). Образцы ОВ взвешивали двачдыгв Еоэдушо-. сухом состоянш! и после высушивания до абсолютно гухого веса при С' 1и5°С. Результаты исследований обработаны ститистичоскц.^ио-ка опыта кз превышает 13,9 На пастбищных Л заповедных учост- '' к ах определяли влахшость почвы через ка-хдыо 10- см на .глубину С-

БО см, Для подсчета-количества азота и зольных элементов на единицу площади вычислили объемный вес почвы (0-50 см).

Ка основе метода A.A. Титлян бон (1979) строился баланс химических элементов. Для этого н образцах OB опредоляли азот по методу Кьельделя, фосфор - спектральнозмиспсниым методом, кремний -- дотоколориметрическш, калии и натрий - пломенпофотометрическим ~ методом на фотометре марки 115 "РЬЛРШ-40", кальций, келезо .и магний - спектроскопическим методом на атомпо-абсорсш,ионном анализаторе "AA-Is". Надземную продукцию устанавливали по количеству мак-■ симального запаса доминантных видов (Родин и др., 1966). Подземная продукция горних лугов н лугостопел в среднем в 1,25 раза меньше запаса подземных яивкх органов (Базплевпч, 1986), в связи с чем продукцию подземной бномисиы рассчитывали путем деления запаса подземной фитомас-сы на коэилпцент. 1,25. С учетом неиих условий возврат OB с экскри'.онтамл лзизотлых составляет. приблизительно 20£ от потребляемой продукции.

Глава 3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ

. ВЫСОКОГОРИЙ ГЙССАРСКОГО ХРЕБТА Высокогорный пояс Гкссарского хребта (2700-4000 м над yp.ii.) представлен следу-одими (Тлороценотппами: крупнотравноп по.тусаван-iioii, трагакантами из подуиочликов и кссзочотраиипсоз, субальпийскими сгоплмл, лугостокяш, криофильными лугам;: и петро.Тнтонсм (Калетклна, 1974}.

Стационарный участок рясовидково-ссоково-серпуховоД лугссте-г;и расположен в центрапько.ч части итого ма:;роег-лока Гнссарского хребта в района Анзобского перевала на высоте 3590 м над ур. м. Крутизна склона пастбищного и заповедного участков лугостсии составляет 20-21"°, микрорельеф слабоволикслы, в самок верхней части 1 заканчивается скалистым греблом хребта, шгляя часть переходит в маасклоновув ложбину. На гайтбище ведется бессистемный выпас мелкого рогатого скота. Травостой представлен такими видами как Kepeta poi'.ostachys Bsnth., Plptatheruin ulpeßtre (Grig.) Roshev., j Carex ottnophylloides V.KreCB,(jaotrolychnis longicarpophora '.¡.(Кол,.) Cier.* , Lindelofla olgae (Regel et Snilrn.) Brunä, Poa buchnrlca IloBhev. ( Serratula algida Iljin я др. .. На пастбищном и заповедном участках встречаются соответственно 23 \х и 24 вида со средней высотой травостоя II и 17 см. Усиленный выпас приводит к изреживанию травостоя пастбища, происходят изменения видового состава фитобиоты и уменьшение общего проек'тквнегга

б

покрнтил (до 60 %) по сравнению с заловедкш участком (75 %),

Осоково-луговци луг расположен в „межсклоновоП ложбине (3350 1д над ур. м.) на пологих склонах, северной экспозтиы, где сформировалась криофильная растительность с преобладанием Ailiuti fe-dtsciienkoanum líegol, Cnrcx pVjeudcfoiitidü Kük. , Pucoiiiellia suba-piceta V.Krocz. , Di chodon coraiitoidna (L. ) ¡"ioichoiib. , r.Iyosotia alpes tri ¡i У. W. Snldt, O.mlotheifi supina (L.) DC

и ,др. ita паст-

cSiTjyioM участке зарегистрировали 32 вида со средней шеотой травостоя 5 си, соответственные показатели заповедного участка 33 и II. Оснцое проективное покрутио 80 на пастбища и 70 % на Заповедном участке. В результате перевыяаса иабладается дигрессия па-стбида: из травостоя исчез г-адп'кй в кормовом огшдешш вид Alelí сигая prateníjia L., не успевает вырасти.до голератишшх побегов

.iliur.i íRdt schenkonnun.

В отделите тодн с благопрплтишя! шдротер.чическилщ услови-и.я на пастбшушх участка:-: создают аспект liepeta podootachya. ■ (лугостепь) И Puccinelllti subcpicata (луг),Возрастает ^ЧаСТИЭ устопчитк к вппасу видов растошгй-^ Carex 3t!inophy]loicQ3, Pip-tathorurn alpnatre, Car ex pcoudofoetidn.

Глава 4. ПЕРБИЧПЛЯ ПРОДУКЦИЯ ИЙ0К0Г0РШХ ЛУГО- .

' ' E:IX COOEUJEGIS ГПССАРСХОГО ХРЕБТА Вопросам оценки продплсшвиостц иастби-д впеокогорнш; лугових сообществ Гпссар'ского хребта поевлиеп ряд работ (ПловаЛская, 1950; Калеткнпа, 1966; Ыэдампноз, Кпго, I9S2; Калэткида, Петрова, •ISG5; Г.'адамишв, Будтуева, I960; Акрамов, 1967 и др.). Коллчест-венная оцонка структурп и фушецпонлровшшл трапяккстых экосистем рассматривалась многими учеши/.:' для различите географических регионов, > t

Продуктивность любого сообщества характеризуется двумя параметрам! - запаса/,'дт £и?сгасан в момент ее 1.".£ксг:-?алг>кого развития' и чистои первпчнои продукте!' (^одш1,Ьазкле:шг»,- iVbt; 'ХятжноЕа, 197?). Один из i/арзмотроо,. хг.ракторяоупт око систему-- ого'структура ео растительного вещества: обуло запасу, «íootnoasniiít »ладу гвтш и кортшш ого яошопотгеш, кегиу 'шдз^шим я лодзе/ишм-ярусачи, . .

Надземная фятотеса в рнсОпид^.ово-ссог.ово-оориухояоГ; лугосясй-пн на оешоводкоь участке не ирояыпг* .¿олшге йГмГ.с-баикЯ й sosiiaé*'

мости от климатических условий! (145,6-162,9 г/м2), На пастбищном участке колебания зеленой массы максимальны: от 33,2 г/м2 в холодном и сухом 1986 г. до 100,9 г/м2 в теплом и'влатном 1988 г. Несмотря на это запас зеленой массы в результате выпаса в 1,5-4,6 раза меньше на пастбищр по сравнению с заповедным участком. Запасы ветоши 1 \)'льше на пастбищном, а подстилки - на заповедном участке (таил. I). Запаси надземной фитомассц осоки ложновонючей, рисовидки альпийской и прочих растений увеличиваются в годы с благоприятными гедротермичеокимп условиями. На заповедном участке, Напротив, запасы зельной массы серпухи холодной в 1986 г. били максимальными (70,4 г/м^). В целом, 80-82 % надземного ОБ сос-, тавляет зеленая м^сса. Общи!! запао надземной массы на пастбище лугостепи изменяется от 50,2 до 113,8 г/м2, па запоЕедном участке от 166,6 до 196,8 г/м2.

В осоково-лукосом лугу запасы фитомассы на обоих участках увеличиваются в 1988 г. (88,8 и 197,6 г/ы2). Яри ого;.; запас фитомассы заповедного участка в 2 раза больше, чем на пастбище (табл. I). Запас надземной мортмассп (ветоши и подстилки) больше на заповедном участке, чем на пастбищном. Максимальный запас лука Фод-ченко отмоча'этея в 1988г, (во влажный и холодный год).

Общий запас ОВ лугостепного фитоценоза составляет 28,8 т/га а пастбще й 43,9 т/га на заповедном участко, где 20 и 37 т/га составляет фитомасса (надземная и подземная). Основной'запас ОВ . сообществ находится в подземной массе - 98 % на пастбище и 96 % на заповедном участке в слое почвы 0-50 см, .го иллюстрируется рис. I. Отношение фитомассы к мортмассе составляет 2,3 на п.' "т-бище и 5,2 на зг овэдном участке.

!Б луговом сообществе запао ОВ составляет 29,0 на пастбище и 32,7 т/га на заповедном учарТкэ. Н° долу фитомассы приходится 70$ на пастбищном участке и 80 % на заповедном. Запасы подземной биомассы резко уменьшаются от слоя почвы 10 см и да-се. В слое 0-20см в общем сконцентрировано 25,7 т/га подземной масс", или 89 % от общей массь на пастбищном учаогке. Запас подземной биомассы заповедного участка в этом слое составляет 27,7 т/га (85 % от общего запаса ОВ). В верхнем слое почвы благодаря наличцю многолетних подземных органов запасы фитомассы значительно больше,чем мортмас-сы. Нике олоя 20 сг запасы мортмасси преобладают над запасами фитомассы. Отношение мортмассы к фитомассе в общем ОБ пастбищных' участков составляет 0,2, на заповедных участках эта'величина в 2 раза вше,'Следовательно, в результате выпаса зеленей и подзём-

Ьапао надземной массы

Тт^З 7 ~ Т9В6~гТ

луговых сообществ на пасгбшдно. (воздутшо-сухой вес)

Таблица I (I) и заповедном

(2) участках

1Э87 г.

Объекты . 1сткй 1 — гг _ _ >тт (> л вчлкз.в< ■)—л т-г л 5 л- Т ~ % Г ■\rsrsj ■Л. 1— -- __Iя___

Зеленая масса I 33/22 65,1 59.67 77,4 100,90 88,7 64,60 80,4 -

2 '152,¿9 82,8 145,65 87,5 152,92 77,7 150,35 82,4

Бетспь I 11,22 22,3 , 11,57 15,0 8,67 10,55 13,1

2 10,41 5,6 4,74 -2,8 11,17 5,7 8,77 4,8

Подстилка I * 5,81 11,6 5,86 .7,6 4,03 3,5 5,23 5,5

■ 2 21,36- 11,6 16,16 9,7 .,2,73 16,0 • 23,42 12,8

Надзегкая масса . - I '50,25 .. 100 77,09 100 113,80 100 80,38 - — Юр

2 184,28 1СО 166,55-, • 100 196,82 100 182,54 100

Осоково-лукоекй луг

Зеленея масса т • - 61,45 > -71,2 66,17 76,3 88,84 79,4 72,15 75,6

2 .119,59' 63,7 195,56 69,7 197,55 '75,8 170,90 70,3

Ветошь 2 - 9,64 .11,2 12,04 13,7 " . 18,05 16,1 13.24 13,9

2 " 24,11 . . 12,8 '34,52 12,3 30,72 11,8 29,79 12,3 .

Подстилка Г •15.24 17,6 8,57 11,0 5,04 4,5 9,98 10,5

г . 44,19 23.5 50,50 18,0 32,47 12,4 42,39 17,4

•'ЙвДЭс?.!лая масса г 86,33 100 87,88 100 III,93 100 95,37 100

2 167,8В 100 280,58 '100 260,74 100 243,03 100

.14

к о

о ^

о _

§30-е

о

0

"10

а*

° 20

0

оза

1

§40

°50

и

1

гш* I

12232

-1--1-1---г—С ~ 1

] » • • *

!

Рис.1. Соотношение надземной и подомной масок рнссввдково--ьсокобо-СврПуХОЕОЙ лугостепи (Л) И осокэео-лукоеого луга (Б), в % от оощей массы: пастбищный участок- а заповедный участок - б,- надземная ь._сса - I, подземная масса - 2.

ч

ноя фитомасса уменьшается. N. 1

Перв1гчная 1фодукция ОБ ,в надземной массе\:угсстошюго сообщества на пастбище составляет 1,14-т/га.год, па заповедном участке - 1,65, подземная не продукция имеот более контрастные величины: 15,8 и 28,4 т/га.год соответственно. Продукция надземной массы лугового сообщества больше на пастбище (1,70т/га.год), чем в ■ условиях заиоподовашш (1,16 т/га.год), что связано с флористическим составом сообщества. Продукция подземкой массы здесь па пастбище с-ставляет 15,7, на заповедном участке'20,2 т/га-год. На пастбище величина первичной продукции на 4 т/га.год меньше, чем на заповедном участке (21,4 т/га.год).- о?а небольшая разница между участками объясняется преобладанием ла заповедном участке мочковатых корней лука Федченко. Белич;ша годичной продукции 0В лу-гостелного сообщества составляет 59$ на пастбище и 68^ от общего запаса на заповедном участка, на луговом сообщества соответственно 60 и 65$, где более 90$ приходится на подземную продукцию» Наибольшая продукция формируется на заповедном участке лугостепного фитоценоза (30,0).наименьшая здесь яе на пастбище (16,9 т/га.год).

Количество возвращаемых в почву' соединений углерода (С) происходит за счет годичного прироста*0В, который перехода? в блоки ' мортмассы, после^чего минерализуется о помощью микроорганизмов. Согласно А. А. ТитляновоЙ (1988) в травянистых экосистемах годичный опад приблизительно равен величине годичной продукции. На пастбищных сообществах кроме этого следует учесть количество фитомассы, потребленной животными в прсттессе выпаса и затем возвращенное ( с метаболическими выделениями. На заповедный участки поступает ежегодно 30,0 т/га С на лугостепном к 21,4 т/га на луговом сообществах, из них на долю надземного 00 приводится более С. На пастбище лугостетга' с "надземной мортмассой в почву возвращается только 0,36, а на пастбище луга 0,60 т/га.год С, с йкскрементами и мечой животных поступает 0,16.(лугостепь) и 0,23 т/га-год С (луг), с подземным опадом величины возврата С почти одинаковые На обоих пас?-.бищкых окосистемах (15,8 и 15,7 т/гатод); следовательно, .гга.чяье показатели близки и для общего 03: соответственно 16,3 к 1.,5 т/гг в год С. При паотбзд;ом хозяйствовании потери Ссоставляетрлоо-видконо-осоково-оерпуховой лугосгепи,4^, а оеойово-лукоиэм 'ругу ' о? вааачияы годичного выноса, Сшоведадз учещкх г^йнс • харак- ■ геризовать как устойчгаще травгниотыО1 экссЯзтьш с жм кпу^оворооа С. -' - • ^

Глава 5. БЮЛОГ^ШЙ КРУГОШРОТ АЗОТА И БОЛЬШХ аТШЕНТОВ

В ЕЫ^КОГОРИЯ ЛЗТОБЫХ СООБЩЕСТВАХ ГИССА1СК010 :<Р£БТА

Изучош*ет<оличоства вовлека( иве растениями- зольных элементов из почвы и атмосферц и возвращения их обратно в о кружащую среду - самая существенная часть биологического круговорота, пос-' лужившап объектом исследований мноис; ученых (Ремезов, 191-5; Родин, 1561; Базиливич, 1962; Вахобов, 1965; Титлянова, 1377,. 1379; МаплоБ, 1979; Пачодданова, 1987 и,др.).

Нами определены концентрацш! М , ?, К, Са, Щ ,//а, и Го в различных фракциях растительного вещества, гочкелолн запасы олэ-. ментов на основании продуктивности хшеокогорюк луговых сообществ Гиосарского хребта, изучены некоторые процессы биологического круговорота М к зольных элементов с .учетом отчузделкя из ог.осистеш с поедаемой кшвотныш биомассой- , возвращения химических элементов в почву при разложении растительных остатков и с выделениями

яиеоткых.

Концентрация Ж наибольшая в золотой массе ыастбл.^гиго участка (2,44 %) лугового сообщества и г окскрипептох >чпвотн:гх. В подстилка содержание Лг несколько увеличивается га счет деятельнссы микроорганизмов по сравнению с ветошью, а в подземной епомаесо оно уменьшаете)! с глубиной почвы- от 1,34 до С,69 Псшкзиьшая концентрация Р наблюдается в зеленой массе (0,10-0,10 ;_•), нгкбелм'лал-в зкокрзментах (0,76 - 0,01 %). Зеленая масса кзуч&ощ экосистем ' отличается самым еысокпм показателем содср^ежя К' (I,23-2,4Ь £), чт другие фракции ОБ. Благодаря ддакнкровс-ягаэ лука '«т.дченко концентрация Са выше ь зеленой массе (2,17 и в ботоыл (2,94 ;') за-поведчого участка луга по сравнению с сеотьотствушцши показателями ОБ других . часткоа. Па всех участках луговых сообществ содер;::а-; нив Му в биомассе колеблется незначительно. -Ичзкоо еедоучат:«; ^п \ характерно для надземной б'тсмассы (0,04-0,09 ;.') по сравненпо с подземкой (0,11-0,20 %). Содержание .51 увеличивается от зеленой массы к ветоши, подстилке и надземной массе.

Запас химических элементов в надземной масс^ в 2-3,5 раза больше на заповедных участках, чем на выпасаемы;«:, а в подземной массе 'Узкого различия не наблюдается (табл.2, '3). Основная кис— . са и зольных элементов накапливается в слое 0-10 см'* во всех опыттос участках (54-74 % от общего их запаса). На заповедном участке лугостепного сообщества йта величина максимальна и составляет 4274 кг/га (табл.3), что на 63 % больше по сравнению с заповедным участком луга. При этом в надземной массе заповедны.'- участков

запасов 4, а зольных элементов в 3 раза больше, чем эуп гелкчи-? надземной массе ьастбищшс участков. Запасы Л'в надземном СБ заповедных ^ .аетков обоих сообществ шлете; близкие показатели б отличии от пастбищных (30,5 и 27,8 против 8,0 и 18,6 кг/га соответственно на лугостепи 1 лугу). Б надземной массе наименьший:

хогаг^оунз^отег М\ а Г. Благодаря внеокоп концентрация К . и Са 1з зеленой массе :тх запасы в надземном 0Б заповедных участков протекают аналогичные величины пастбищ в 2-4 раза. В надземной массе луга па ссо:ес участках высок запас о/. Здесь потребление Са зз золепо;'; пассе зшкиюдного участка значительно больше, чем других элементов, а в зелено;! массе пастбища пот^сблсштз Са идет б ряду уДгал;кия гюслё 7>' и 1?'. В подземной массе потребление зло-ментов на обоих участках в целом аналогично лугостоппому сообществу, т.е. возглавляет ряд годичного потребления элементов, а !.!<}, Мл и Г - за'мЫ-:ах';'.И9 в ряду.

Тодп'пнгй цги■л биологического круговорота У н зольных элементов на з.'згород!»сс участках высокогорных луговых сообществ замкнутый б С2ЯЗК с -с1л, что розв т ¡к за этот ле период равен количеству потребления-'' и зелык« элементов. На пастог-цшяс участках отмечается плсод Ж и золыпк ЭЛСМСЯТОР из год;ппюго цикла в связи с №-пассм. Од/:«.»» с 1;1далол;!Л1.а1 т!т-Ьт:пк определенная часть элементов 5ч?зврп-;'.!стск « Яягоцско?. ь';.з?рат У и зельних элементов с по-дземш-л очач'-к равси их годичному гигрс&ншсэ.

I) лугостсдиоы ссобц;-ство с потроС-ленпой массой изымается 13,2, 1г. у:<~ п-гг. надземной м^ртмассоп и выделенияш глизотнкх гош-рат со-• состгегстгенло 5,9 и 4,2 кг/га-годУ. Потери Ж к а иост-."г / дугсотятя состтлепот 9 кг/га.год. С сбизел ОБ сообщества гоз-. • ух-тел 167 кг У, из них 55 приходится на подзошай опад. с г": тлугового сообк^с^ча возврат Ус паизо:шкм ОВ сос-яо; кг/га,год, где г,.'. приходится па окскремекта и мочу тпгопшх, с.-тальпсо количеств) - на рг.ститсльные остатки. Быходтт из ".руго1}орота У 20,8 г.г/ га«год, что в 2 раза больше, чем

на пастбИ!-,о луг-остепи. Возврат "»'в фитоценоз луга в составе ОВ соет.стляг'т 185, где 165 кг/га-год (£395») поступает с корнями.

На пастбища лугсстеги :>. цпгл малого бполспчесхого крутсворо--та Р поступает 20 кг/га-год, ч-о в 2 раза меньше, чем на заповедном участке. Здесь 0,7 кг/га-год Р потребляется животным;!, о экскрементами и мочой возврат Р составляет 0,6 кг/га-год. В ро~ зультате выдаса пастбищная экосистема торяет 'ОД кг/га.год Р. В

'Таблица 2

, Запаси азста к голышх элементов в высокогоркой риеоЕЕДкоБо-есоковэ-серпуховой лугостепи, кг/га

: ¿¿опеагн'- ! М 1 Р ! К ' Са ! Щ ! ^а ! " *' ~Те ~ ЙЙ?» £лскеято| _ . ! ! ! ! ! * 1 Г ! * баз ! с

Пастбищный участок

Селевая масса о у 2 0,3 6,4 4,1 I д 0,2 3,6 0,5 16,2 ' 21,4

Зтеоаь 1,6 0,1 1,3 2,2 0,3 0,05 2,0 0,4 6.4 8,0

Подстилка • 0,8' од. 0,3 0,4 0,2 0,04 1,6 0,2 .3,0 -»3,8

Глсокрсм^нты 0,4 0,1 од 0,9 од .0,02 0,7 • ОД 2,0 2,4

•Всего в кадзекном ОЕ ' 8,0 0,6 8Д 7,6 1,7' 0,3 2Д 27,6 35,6

В под зелотом ОВ: 0-10 см 196,2 30,1 101,7 159,2 £8,0 20,3 904,9 ' 13Е,7 1422,9 161ЭД

10-20 си 61,6 8,8 29,0 70,4 25,2 6,2 .249,3 38,2 427,2 488,8

. 0-50 см 319,6 ' 47,6 162,6 265,3 ' 113,4 33,3 Г487,4 221,4 2331,0

Всего з ОБ 327,6 48,2 170,7 "272,9 115,1 33,6 1495,5 "222,6 2358,6 ,2

Заповедный участок

Зеленая масса. 26,1 1,7 35,6 28,3 4,8 0,6 ■ 7,1 1,5 79,6 105-,7

' 1.3 0,1 0,9 ' 1,9 0,3 0,04 о:,э . ОД 4,2 5,5

Подстилка зд 0,2 0,9 2,4 0,6 0Д4 5,4 0,8 10,5 . 13,6

Вспг,-1 г надземном ОБ ■ 30,5 .2,0 37,4 52,6 5,7 0,8 13,4 2,4 94,3 124,8

Б подземком ОВ: С-Ю сил.' 293,1 43,9 185,0 339,0 29,8 1200,7 184,5 2087,8 .2380,9

. 10-20 см 86,7 • 13,5 45,5 . ' 79,2 28,8 2,0 384,8 59,1 619,9 706,6

0-50 см 474,7 79,5 294,5 574,4 173,8 51,5 2182,5 317,8 3674,0 4148,7

Бс1ТО в 03 505,2 81,5 332,9 607,0 179,5 52,3 2195,9 320,2 3768,3 4273,5

Таблица 3

Запаси азота и т^-гах эдекеахов в высокогорном оссково-луковом лугу, кг/га

V Г ~ ~ ~ I I I I г- , ~ г »СЧтаа элёме!

¿оиюненты ! м ! Р | к | Са { ^ \ у/а | {

Пастбктшй участок

Зеленая масса 14,1 . 0,8 7,1 6,4 2,4 0.5 8,6 1.4 27,2 • 41,3.

- Ветош. 1.4 0,1 0,8 1.3 0,3 0,05 2,7 0,4 5,7 " 7,1

Подстилка 2,9 . 0,2 0,3 1,3 С.6 " 0,2 - 6,6 - 1.1 10,8 ' 13.7

Экскременты ■. 0,2 0,1 0,1 0,6 С,1 0,01 С,4 од 1.4 1.6

Всего в надземном СБ 18,6 1.2 • о {< О . 9,6 3,4 0,8 18,3 3,0 45 Д - 63,7

В подземком ОВ: С-10 см 269,8 36,2 129,0 20,8' 38,6 1147,0 176,0 1617,; Т877.4

10-20 см 10,5 42,1 - 18,6 10,6 307,4 41,0 43Г Я 475,4 м 2569,6

0-50 см ЗЗь.О. Ы/. 188,0 - 12.1,3 54,2 1576,9 241,3 2233 Д

Всего в 03 355,1 52,6 196,8 - 124.7 „5,0 1595,2 244,3 2268,6 2623,7

• ■ Заповедай участок

Беленая масса' 20,0 ' 2,0 21,2 " 24,4 3,3 0,5 , 8,8' 1.4 61.6 81,6

Вэтодь 2,3 0,3 1,4 6,4 0,6 0.1 3,6 0,5 12.9 15,2

Подстилка 5,5 ■0.5 2,0 7,4 1,2 0,3 со 1.4 23,1 28,6

Всого в хтад.аемису ОВ 27,Б 2,3 24,6 зе,2 5Д 0,9 22,7 3,3 97,6 .125,4

В подземном ОВ: 0-10 см 318,3 31,4 138,2 _ 103,3 34,4 1223,2 240, Г 1770,6 2088,9

10-20 см 34,5 7,3 ■23 6 - 14,8 ?,1 219,7'- 32,2 304,7 333,2

0-50 см 375,2 43,5 182,3 - • Т29,2 46,7 1613,4 296,2 2311,3 2686,5 1

Всего в ОВ. 403,0 46,3 . 206,9 - 134,3 47,6 1636,1 299,5 . '.М08,9 2811,9 ■

и

луговом С00бщеСТВе'_К0ЛИЧ8СТТО Р, постч.ш.щвго*' в круговорот, почти одинаковое на пастбище (33,1) и заповедном участке (32,4 кг/га в год). Здесь на пастбище годичная потеря Р в 2 раза больше (1,4 кг/га.год), чем на пастбище лугостели. с выделениями ш-шотннх поступает 0,9 кг/га.гс ( Р. Выход ио шкла круговорота на пастбище лугового сообщества состакшет О,Г; кгД'а.год Р. Следовательно, с надземным ОЪ в осоково-луковыд луг воврат Р составляет 1,7 кг/га в год, что на С,7 кг/га•год больше, чем в рксовидкоьо-оеоково-сер-пуховой лугостепи.

Концентрация К в экскремоита: составляет I %. ОсК'.узной возврат К на пастбище происходит о мочой животных, в которой концентрация К более 2 %. Па пастбище лугостепи возврат К с надземным спадом составляет 7,3 кг/га.год, что в 5,6 раза меньше, чем ка за-доваднем участке (40,9 кг/га»год). С экскрементами и мочой поступает 8,2 кг/га*год, т.е. 130 Й от потребленного животными. Б целом ( кз 23,7 кг/га.год К в надземной массе в почву поступает 1С,5 кг/ /га.год, с общш ОВ - 104 кг/га.год К, где % его (8В кг/га*год) приходится на подземный спад. Па заповедном участке возврат К составляет 234 кг/га.год, где 18 % К приходится на надземный опнд, оста/хьные - на подземный (1ЭЗ кг/га.год). Возврат К на пастбищном участке в 2,2 раза меньше но сравнении с заповедным^участком,

В осоково-луковом лугу на пастошцпом участка возврат К с надземной мортЫассой равен данной величине на пастбище лугостеп-ного сообщества, а с выделениями юшотных поступает 6,8 кг/га.год К, что немного меньше, чем на лугостенном участке, С надземной мортмассой заповедного участка поступление К в 3 раза больше (22 кг/га б год), чем на пастбище. С подземной мортмассой разница мо, аду ■ величинами возврата К минимальна - 116 на пастбище и 121 на заповедном участке, общая величина возврата К 130 на пастбище и 143 кг/га-год ка заповедном участке.

Следовательно, из 112 дг/га«год К в общей фитомассе 104 возвращается б почву пастбища лугостепи, а на луговом сообществе эти величины составляют 137 и 130 соответственно. .

. При ухудшении почвенных услОЕий скорости поглощения К и '; зольных элементов снижаются ,ачтобы обеспечить.надземную £итомассу необходимым количеством питательных элементов, растения увеличива-■■.'ыг.свой аппарат поглощения, т.е.'массу Подземных органов (Титляно-. ва, 1979), В йкстремальннх условиях высокогорий Центрального Тад- ' 'жихкотада эта закономерность проявляется особенно ярко, Еиологичос-;' ки2 адгговйрот' зольных элементов',в ОБ высокогорных лугосгеп-

них и луговых сообществ аи всем показателям регулируется главны;', образом подземным опадом, как Я большинстве травяных экосистем.

Главнейшие органогены (F, С. Са) в большой moj •■ содержатся в надземном опаде лугосгешш. ; л; гошх участков и колоблятся в пределах от 51,1 (пастбище .туга) до 83% (заповедный участок луго-степи; от суммы возвращаемых в почву зольных веществ. В подзел-ной массе доминирующим элементом является Si .постунлешю которого в круговорот в лугостеплом сообществе состав-гсет 820 (£4%) на пастбище и 1532 кг/га.год (to;;; на заповедном участке, в луг'п.им сообществе соответственно' С05 и 1070 кг/га.год Si, или iO-71 ;' от общего количества сольных элементов в подземном опаде.

В целом сумма зольных элементов, поступающих в годичный углул круговорота, почти одинакова на пастбищшх (1287 и 12 £'5 кг/га.год! и заповедных (1327 и 1339 кг/га.год) учайтках соотвотствэя/ю лу-гостепного и лугогого сообщзств. Ш годный выход содылк элементов из годичного цикла на пастбищных участках составляет 1Г,2 и 26,9 кг/га в год.

Глава б.тПЪЫВ оПАЧЕПС BUCCKOPCPrliX ПАОШ'Л Г»:ССАГадТ1Х- ХРКБ7Д • На'.~! ' ;сле;£Огана иггатульиач ценность кормсгой массы цсмкнш:-тов и среднего урожая травостоев рисо.чп;и5ово-осокоро-сер:1)'х^гс:1 лугостепп п ссокоро-лукового луга высокогорий Гиссарского ху'бтя.

В сухой корновоЗ гпссс лугсс'.пяшого травостоя содорпися гол* 7,9 протетаа 11,4, этгоа,3,7, глэтчаязд 23,8 и Б S3 С3,2 ,1.

. е'Л-СЛ;

В ро^угн-тате ¡:ос.тед^1'а]Г1;1 запаса органического г .

перьпчноЛ лрсдуздхл, биологического кругогорота асота и золипсс гг .■ ",-j е высокогорных луговых сообществах Гиссарокого хре:.т"

«г* ,он ряд общих закономерностей, близких. с результатов ro ?ио-лз.-.'оскей продуктивности и кругелороту X и зольтге олчуэптор г луговых экосистемах друггл per "онов.

I. В процесса длдте.а-кой пасгСяччой нагрузки происходи?; язре-ялешвю растительного покрова ../лосгэпного сообцестга к я?кочо1з:о характера продукциояно-деструк' ji'iuna процессов, а при дл^а^ь:;:." заловедовании увели-тваотся обилие плохо поедаемой серпухи холодной. ■ • - '

На пастбище лугового, сообщества в связи с выпасом травостой становится ковровым: во фторе преобладает розеточное л стелющееся разнотравье, трудно доступное для стравливания, вцлал лз Svr.~ ры ценный корковой вцд - лисохвост луговой, а лук Фодченг:о ке

1С-

успоЕает отрастать'до стадии образования генеративных побегов;

2, Для предотвращения деградации пастбищ и повышения их продуктивности в пределах высокогоршг; сообществ Гиссарского хребта необходимо внедренн? научно сб:скованной системны пастбшцеоборота.

Рисоввдка алы..-1Йская, оьл-л ложовонючая, осока ло:кнаузко-листноя, бескияышца почтиткэлоссвядиш: - ценные кормовио виды высокогорных лугов очень устойчивы к насгсидисму хозяйствованию.

Злаки, осоки и об;цая (¿птомаоса высокогорных лугостешшх и луговых сообществ в теплый и влалпш сезон увеличивают 'ломассу в 2-3 раза по сравнению с сухим и годом. Рапас .золеной

массы серпухи холодной оказался иаг.меиьдпм во влол;ный и тзплый I9C8 с. Максимальный уро.май лука Фсдченко (I т/га) отмочек во зиламный и холодный 1987 г.

<■• 3. Запас ОБ в лугостешюм сообщество составляет на пастбище 2S,G т/га, на заповедном участке 43,Ь т/га. 1> лугогом сообществе оти величины соответственно следувдло: 29,0 и 32,7 т/га. Из них 95-98 % приходится на яодзбщую биомассу. При бессистемном шла-•со уьилкчшзаотся миртмасса, при заиовэдовашш - йцтомасоа и общая биомасса сообществ. Отношение.юртиасси к.датомассо па пастбп-цыых участках составляет 0,2, на заповедных- 0,4.

4. Первичная продукция высокогорных лугостешшх и луговых сообществ шяого склона Гиссарского хребта колоЛиются в пределах 10,9-30,0 т/гатод. В слое почвы 0-20 см продуцируется наибольшая гечтомасса (78-91 % от обцаИ продукции). 1

5. Годичный цикл биологического круговорота С, J,' и зольных одементон на заповодьых участках замкнутый в связи с тем, что отношение годичной продукции к годичному опеку примерно равно I,

Ка пастбищных участка:: виход С из годичного цикла составляет 4 % от -годичной продукции г. лугостешгам и 5 % в луговом сообщество.

6. Запаси Л в ОБ пастбпц имеют близкие величины: 320 кг/га (лугосгопь) и 355 кг/га (луг), а на заповедных участках: 505 и 4Q3 кг/га.

7. Вынос Ж на обоих участках луга ч на пастбище лугоотеии составляет около 200, а на заповс-дпом участку лугостепк 350 кг/га

в год. Надэ&шоП <ратомассой паотбицногЬ участка луга выносится в 1,5-2 раза больше JÍ (41 кг/га*год), чем на других участках,

ь. Лйогодпо из цикла биологического круговорота изымается со ■ съеденной флтомасеой кивогнид 9 (лугостещ.) к 21 (луг) кг/га.год Jv i С раотатрлькоЛ мор^массой, эпзкремоктамл и мочой кивотшос

г

49-53 % Л от годичнс^о выноса поступает в почву.

9. До 90 f 'потребления п возврата зольных элементов (Р, К, Са, «Mj, J>/a, Si п ±е) в- составе ÓB и.Высокогорных сообществом приходится на подземнно оргР"ы.

Ю. Наибольшее потребление Л И- зольных элементов и возврат их в почву с 03 паблэдаотся на заповедном участг > лугостетш, наименьшая вел1гп;па их отмочена здесь ке на выпасаемом участке. II • Пастби'днпя нагрузка уменьшает величину выноса и зольных элементов Фитоценозом на 12 {луг-) л 48 Я (лугосгень) по сравло-шпэ с заповедными участками. ,

12. Беленая масса высокогорных пастбищ Гиссарского хребта хара-' гстеризуетсп высокой питательностью. Б 100 кг сухого корма содержится 63 к.е» в луговом и 78 к.е. в лугостешюи сообщество.

13. Otholuoíiho Са:Р равно 12 и 16, что свздстольсгвует' о низкой концентрацга Р в зеленой массе высокогорных луговых сообцеств Гиссарского хребта, тшеяо низка ко1га.он?.рацпя Mi в кормовой масса. В евпзл с огим необходима подкормка зиютних недостающа.::! элементами.

Ш1С0К СГО'ЛЛ! йГОВЛП1-.СС РАБОТ Саигинова М.Ю. Виологипоскся продуктивность зла:?сво-осокого-ко-товнпг.овой лугостепи и лукови-бесгатльницевой пустом Гиссарского хребта // Сбоь.пк трудов республиканской научно-практической конференции молодых ученых и споци-алrieron Та-гглг^даЛ ССР. - Лувага?«, 19с9. - C.II5-II7. liaiafcmioB А.А., Сзнггоыгс М.Ю. Лук уедченко - ценное растение // использование местных ресурсов и потенциала кооперации в реализации продовольственной преградив СССР: Тезксыс • докладов и сообщений к Всесоюзной научно-практической конфоре/ацш. - Новоепбгтгек, 1S£9. - 4.1. - С.96-97. С5НГПЯ0»-'' п б'.ю.тпгтгпйсг.ом .-.пугопорото органичоской массы и азота в криофильной \ высокогорий Гиссарского

хребта // Изв. ЛИ Тадк'СР, - 1909. - 112. - С.74-77, Сангикова Ч.Ю. Биологический круговорот органической массы я азота в субальпийской разнотравной отели Гиссарского хребта '//' Дом. АН ТадаОСР. - 1969. - - С.347-349. Сангиновз М.Ю. Элементный состав фигомасси высокогорной разнотравной степи южного склона Гиссарского Хребта // Проблемы экологии горных регионов! Тезисы докладов Всесокз- '■ ной научно-практической конференции. - Душанбе, 1989. -

С.54-59.

Сйнгшют Г.1.Ю. Круговорот фосфор в луговых сообществах высокогорий Гиссарского х]>ебга // Актуальные вопросы охраны п использования растительности Таджикистана: Материалы докладов республиканской научной конкуренции. - Душанбе, 1990. - С.95-97. .

Сашчпюъа М.Ю, Биологический круговорот кремния в высокогорной лугрстегш южного склона Гиссарского хребта // Докл. Ali ТадаОСР. - 1991. - И. - С.199-202.

Подписано в печать ,12.05.92г. Формат 60x84*/^. Офсетная печать.' Тираж 100. Заказ 274. '

Типография "Таджикгипрозем", 734037, г, Душнбе, гор. Гкпрозем.