Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "Запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины"
На правах рукописи
Донская Ольга Леонидовна
Запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины
Специальность: 03.00.27 - почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук
Красноярск - 2004
Работа выполнена на кафедре земледелия аграрного факультета и кафедре зоологии и биоэкологии Института естественных наук и математики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова.
Научный руководитель: Чупрова Валентина Владимировна,
доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты: Шугалей Людмила Степановна,
доктор биологических наук; Трубников Юрий Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук
Ведущая организация: Институт общей и экспериментальной
биологии СО РАН
Защита состоится « 12 » марта 2004 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220. 037. 01 в Красноярском государственном аграрном университете по адресу: 660049, г. Красноярск - 49, пр. Мира, 88.
Факс (3912) 27-88-27
Email: alpost @rol.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.
Автореферат разослан «10» февраля 2004 года.
Учёный секретарь диссертационного совета доктор биологических наук
В.В. Чупрова
Актуальность исследований обусловлена планетарной ролью углерода в создании живого вещества, формировании почвенного покрова и его плодородия. Почвы являются главным резервуаром стока углерода на Земле. По современным оценкам Д.С. Орлова и О.Н. Бирюковой (1995), средние запасы углерода в почвах России составляют 296 • 109 т, из которых 67% сосредоточено в почвах Сибири (Титлянова, Булавко, Кудряшо-ва и др., 1998).
Проблемы национального углеродного баланса, связанные с прогнозируемым изменением климата, сосредоточили основное внимание исследователей на лесных территориях (Ведрова, 2002; Ведрова, Мухортова, Стаканов, 2002). Это выявило недостаточность знаний о вкладе агроценозов в основные процессы круговорота и баланса углерода. Между тем, сельскохозяйственное использование земель,» сопровождающееся усилением минерализации и отчуждением части органического вещества с урожаем, снижает содержание гумуса и приводит к добавочному поступлению СО2 в атмосферу. Так, почвенным покровом Красноярского края за 150 лет сельскохозяйственного использования потеряно 49,05 • 10б т углерода гумуса (Титлянова, Чупрова, 2003). Весьма значительна роль агроценозов и как источника стока СО2 для атмосферы, причём эмиссия далеко не пропорциональна доле сельскохозяйственных угодий в общей площади территории (Сиро-тенко, Шевцова, Володарская, 2002).
Высокая сельскохозяйственная освоенность юга Средней Сибири, в том числе и Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, влечёт за собой заметные изменения в сложившихся природных циклах углерода. В количественном отношении такие процессы изучены мало.
Цель данной работы - оценить запасы и потоки углерода в агроцено-зах Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, и определить влияние агроценозов на сток СОг в атмосферу. Задачи исследования:
- сформировать банк данных урожайности полевых культур и содержания гумуса в почвах разного классификационного подразделения (тип - подтип) и территориального распространения (административный район - природная зона);
- определить интенсивность продукционного процесса в агроценозах и его динамику за 30-летний период (1971-2000 гг.);
- получить количественные оценки запасов углерода в растительном блоке агроценозов;
- оценить гумусное состояние почв и определить запасы углерода в почвенном блоке агроценозов;
- дать оценку баланса углерода в агроценозах разных природных зон
Научная новизна. На основе статистической обработки и обобщения большого массива данных урожайности полевых культур (1971-2000 гг.),
региона.
РОС,НАЦИОНАЛ ЬНЛ х
БИБЛИОТЕКА СПтр' О» КЗ
содержания гумуса и состава органического вещества в почвах получены количественные характеристики- баланса угле'рода в агроценозах Минусинской впадины, в пределах Хакасии. Гумусное состояние почв региона оценено по содержанию, запасам и профильному распределению гумуса. Впервые определены депонированные запасы углерода в почвенном покрове региона, равные 42 млн. т, из которых 21% приходится на легко-минерализуемое органического вещество. Запасы ЛМОВ в почвенном блоке агроценозов уменьшаются в ряду лесостепь > степь > сухостепь. Новые материалы, количественно описывающие основные потоки (обменные процессы) углерода в системе атмосфера - агрофитоценоз - почва свидетельствуют о том, что агроценозы Минусинской впадины (в пределах Хакасии) задерживают углерод в фитомассе, являясь тем самым стоком углерода атмосферы.
На защиту выносятся количественные оценки гумусного состояния почв, запасов углерода в почвенном и растительном блоках агроценозов Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, характе-ризуюгциеся положительным балансом углерода и выполняющие роль стока СО2 в атмосферу.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований вносят вклад в решение теоретических вопросов влияния агроценозов на цикл углерода и сток СО2 в атмосферу. Полученные данные могут быть использованы для качественной оценки земельных ресурсов Хакасии, для научно-обоснованного прогноза изменения гумусного состояния почв при их сельскохозяйственном использовании, для планирования и организации дальнейших научных исследований по балансу углерода и оценки агрогенного воздействия на этот баланс. Созданный банк данных урожайности всех полевых культур за период 1971-2000 гг. и содержания гумуса в профиле почв (1946 разрезов) являются исходным материалом для организации и ведения мониторинга окружающей среды на данной территории. Материалы диссертации используются в курсах лекций по почвоведению на аграрном факультете и ландшафтоведе-нию в Институте естественных наук и математики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались на Международной конференции по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2001; 2002; 2003» (МГУ, Москва); Международной научно-практической конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (ХГУ им. Н.Ф. Катанова, Абакан, 2001;2002); Региональной научной конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель,» (ТГУ, Томск, 2002); научных семинарах кафедры земледелия ХГУ им. Н.Ф. Катанова (2000-2003 гг.) и кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ (2004 г.).
Публикации. Опубликовано 7 научных работ: 2 статьи, 1 - материалы научной конференции, 4 - тезиса.
4
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, включающего 182 наименования. Работа изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 27 рисунков и 21 приложение.
Глава 1. Состояние изученности вопроса
На основе анализа научных публикаций приводятся современные представления об особенностях функционирования агроценозов по сравнению с природными экосистемами (Титлянова, 1977; 1982; Базилевич, 1993; Кефели и др, 1995; Титлянова, Косых, 1999). Показаны географические закономерности распределения гумуса и органического углерода в разных почвах (Тюрин, 1965; Александрова, 1980; Гришина, 1986; Орлов, 1990) и особая роль легкоминерализуемого органического вещества, обеспечивающего формирование минерализационного потока в атмосферу и поддерживающего гумусное состояние почв (Тейт, 1991; Кершенс, 1997; Кирюшин, Ганжара, Кауричев и др., 1993; Шарков, 1997; Ведрова, 2000; Когут, 2003). Нарушение режима функционирования агроценозов приводит к увеличению эмиссии СОг (Кудеяров, 1994; Помазкина и др., 1998) и нарушает баланс углерода между «входом» и «выходом» (Завар-зин, 1994). Анализ научной литературы свидетельствует о недостаточности сведений о количественных оценках круговорота углерода в агроце-нозах и их влиянии на сток
Глава 2. Объекты и методы исследований 2.1. Объекты исследований
Объектами исследований являются агрофитоценозы и почвы Минусинской впадины, в административных границах Хакасии. Современные агроценозы региона распространяются в сухостепной, степной и лесостепной природных зонах. Доминирует степная зона, в которой располагается наибольшая часть пашни. Почвенный покров Хакасии отличается большим разнообразием (Градобоев, 1954; Танзыбаев, 1993; Танзыбаев, Каллас, 1996; Савостьянов, 2003). В систематическом списке почв содержится 14 типов и 24 подтипа зональных и интразональных почв. Это разные подтипы чернозёмов, лугово-чернозёмных, каштановых, лугово-каштановых, луговых, солонцов автоморфных и полугидроморфных, солончаков гидроморфных, аллювиальных дерновых, аллювиально лугово-болотных, а также неполноразвитые почвы (Кулижский, 2002). Разнообразие почв и соотношение их площадей изменяются в административных районах Хакасии, что определяется географическим положением района. Районы, земледельческая территория которых по большей части относится к сухостепной и степной зонам, имеют в почвенном покрове значительную долю каштановых почв, до 50% (Усть-Абаканский). В пахотных массивах административных районов, территория которых включает и
лесостепь, доминируют до 95% различные подтипы чернозёмов (Орджо-никидзевский, Таштыпский).
Исследованиями охвачены все агрофитоценозы, составляющие структуру посевных площадей региона.
2.2. Экологические условия региона исследований В главе на основании литературных материалов (Ревердатто, 1947; 1954а; 1959; Гавлина, 1954; Черепнин, 1956; 1961; Лучицкий, 1960; Ли-ханов, Хаустова, 1961; Галахов, 1962; Моссаковский, 1963; Коляго, 1967; Куминова, 1971; 1974; 1976; Зятькова, 1977; Намзалов, 1994; Пешкова, 2001; Мальцева, Макунина, 2002) рассматриваются особенности тектонического строения территории и рельефа, дана характеристика почвооб-разующих пород, климатических условий. Растительный покров исследуемого региона рассмотрен по ландшафтно-климатическим зонам.
2.3. Методы исследований Использовали балансовый метод, который основан на оценке запасов углерода в растительном и почвенном блоках агроценозов, распространённых в разных ландшафтно-климатических зонах Минусинской впадины, в административных границах Хакасии. Блокг«растительное вещество» характеризуется фракционной структурой фитомассы (надземная и корни) и мортмассы (отмершие надземные и корневые растительные остатки). Каждый блок оценён запасами ( кг С • га-1 или т С • га-1), а обменные процессы или потоки в системе этих блоков - интенсивностью потоков (кг С • га-1 • год-1 или т С • га-1 • год-1).
Продукцию агроценозов рассчитали по урожайности полевых культур, возделываемых на территории региона в период 1971-2000 гг. Банк данных составлен по материалам экономического отдела Министерства сельского хозяйства. Значения урожайности всех культур за 30-летний период и отдельно по 5-летним отрезкам обработали вначале методом вариационной статистики и затем средние оценки использовали для определения чистой ' первичной продукции (NPP) и отдельно продукции в надземной (ANP) и подземной (BNP) сферах агроценозов. Для определения ANP и BNP использовали регрессионные модели (Чупрова, Александрова, 2001). NPP рассчитали как сумму ANP и BNP. Чистую первичную продукцию по административным районам и-ландшафтно-климатическим зонам определили путём умножения годичной продукции культур на площадь, занимаемую культурами в структуре посевов каждого района и в природных зонах. Запасы углерода оценили в годичной продукции с учётом концентрации элемента в компонентах фитомассы полевых культур.
При определении запасов углерода в почвенном - блоке агроценозов обработали данные по содержанию гумуса во всех почвах. Объём выборки по материалам республиканской агрохимической станции «Хакас -ская» и СибНИИ мелиорации и землеустройства составил 1946 почвенных разрезов. Группировка пахотных почв осуществлялась на уровне подтипа с учётом административных районов и природных зон. Выделе-
ние горизонтов, разделение на подтипы проводилось в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв СССР» (1977). Для пересчёта гумуса в углерод органический (Сорг) использовали коэффициент 0,547 (Аринушкина, 1970). Данные по содержанию гумуса и Сорг. подвергались математической обработке с помощью методов вариационной статистики (Лакин,1990; Дмитриев, 1995). В результате были определены следующие статистические параметры: средняя арифметическая, дисперсия, среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации. .Средние значения гумуса и углерода органического были положены в основу при расчёте их запасов в почвах на единицу площади. Запасы гумуса и углерода органического определялись для слоев 0 - 20 и 0 - 50 см. При расчёте депонированных запасов гумуса и Сорг. использовались площади каждой почвы в административных районах, а также степень её участия в почвенном покрове ландшафтно-климатических зон.
Оценку гумусного состояния почв пахотных массивов выполнили по диагностическим критериям, предложенным Л.А. Гришиной (1986): среднее содержание гумуса в слое 0-20 см, запасы гумуса в слоях 0-20 и 0 - 50 см и характер профильного распределения гумуса.
Для описания потоков углерода в деструкционном звене круговорота количественно оценены запасы легкоминерализуемой фракции органического вещества (ЛМОВ), рассматриваемой как совокупность лабильных (Слов) и подвижных продуктов органического вещества (СПов). Количественные оценки Слов и СПов в разных почвах региона были выполнены И.С. Швабенланд (2002). ССТАБИЛЬНОГО ГУМУСА определили как разницу между содержанием углерода гумуса и углеродом подвижного гумуса
. Запасы в разных
агроценозах оценены нами как средневзвешенные значения с учётом распространённых на них почвах. Депонированные запасы СПов , Олов» ССТАБ ГУМУСА вычислили, исходя из площадей разных почв и агроценозов. Интенсивность разложения устанавливалась по константам, полученным В.В. Чупровой (1997), И.С. Швабенланд (2002). Баланс углерода оценён разницей между входом углерода в агроценозы за счёт созданной чистой первичной продукции и выходом части продукции углерода из агроцено-за в результате минерализационных процессов и отчуждения части продукции с урожаем.
Глава 3. Агроценозы
Согласно историческим материалам (Сунчугашев, 1989: Кызласов, 1992: 1993: Бутанаев, 1995) в динамике пахотных массивов региона можно выделить два этапа, характеризующиеся массовыми распашками земель и значительным увеличением её площади. Это период середины XVПI - XIX вв., связанный с переселенческой политикой царского правительства России, и временной отрезок 1953 - 58 гг., когда происходило освоение целинных земель. Максимальный массив пашни (743 тыс. га) в
регионе зафиксирован в 1974 г. и далее, колеблясь, сохраняется до 1990 г., после которого снижается в результате отчуждения в залежь. К 2000 г. площадь пашни составила 603 тыс. га.
Основными полевыми культурами земледельческой территории региона являются: зерновые, картофель, овощи, корнеплоды, кукуруза, прочие силосные, однолетние и многолетние травы. Наибольшую долю посевов занимают зерновые культуры (54%), наименьшую (менее 0,01%) - овощи.
Агроценозы Хакасии характеризуются невысокой урожайностью полевых культур. В среднем за последние 30 лет урожайность зерновых, картофеля, овощей, корнеплодов, кукурузы, прочих силосных, однолетних и многолетних трав составила: 1,2; 7,5; 10,3; 8,7; 11,9; 12,7; 1,4 и 1,5 т/га, соответственно. Максимальной величиной стандартного отклонения отличается ряд урожайных данных Алтайского и Боградского районов. Большая изменчивость выборки фиксируется в Аскизском и Боградском районах - 49 и 48%, соответственно. Это связано с ярко выраженным разнообразием почвенного покрова пашен данных территорий, включающих как плодородные чернозёмы, так и менее плодородные каштановые почвы. Наименьшей изменчивостью характеризуется урожайность зерновых в Таштыпском районе (V - 27%), где площадь пашни небольшая и почвенный покров довольно однородный. Наиболее высокие урожаи полевых культур отмечаются в Таштыпском и Алтайском районах, а самые низкие - в Аскизском.
Урожайность полевых культур неодинакова и в ландшафтно-клима-тических зонах: наименьшая - в сухостепи, наибольшая - в лесостепи. Так, урожайность зерновых в сухостепи изменяется в диапазоне 0,4 - 1,2 т/га и в среднем составляет около 0,8 т/га; в степной зоне - 0,2 - 2,0 т/га, при средней величине 1,0 т/га; в лесостепи - 0,8 - 2,3 т/га и среднем значении 1,3 т/га. По данным В.В. Чупровой (2001), средняя урожайность зерновых в степной зоне Красноярского края составляет 1,5 т/га. Это выше, чем в степи Хакасии.
Довольно чётко прослеживается зависимость динамики зерновых культур в сухостепной и степной зонах Хакасии от суммы осадков в начальный период вегетации (май - июнь). Так, 1972, 1988, 1990 гг. характеризуются максимальным увлажнением и отличаются высокими урожаями зерновых культур: 1,5; 2,0; 1,4 т/га в степи и 1,5; 1,4; 1,0 т/га в су-хостепи, соответственно. Это значительно выше средней величины урожайности по соответствующей природной зоне. Полученные результаты свидетельствуют о том, что недостаток влаги в начальный период вегетации является лимитирующим фактором урожаев сельскохозяйственных культур. В меньшей степени такая зависимость проявляется в лесостепи.
Глава 4. Продукция агроценозов
Исследования выявили неодинаковый уровень продуктивности агро-ценозов, расположенных в различных ландшафтно-климатических зонах
Минусинской впадины. Чистая'первичная продукция зерновых культур изменяется от 8,5 т • га год-1 в сухостепной зоне до 9,5 т • га-1 • год в лесостепи Хакасии (табл.1).
Таблица 1
Продукция агроценозов в ландшафтно-климатических зонах _ (1971-2000 гг.), т • га • год-1 _
Агроценоз Сухая степьv Степь Лесостепь
ANP BNP NPP ANP BNP NPP ANP BNP NPP
Зерновые 5,7 2,8 8,5 5,9 2,8 8,7 6,5 3,0 9,5
Картофель 1,8 2,5 4,3 1,2 1,5 2,7 1,5 1,9 3,4
Овощи» 1,6 0,9 ' 2,5 - - - - - -
Корнеплоды 1,6 2,9 "4,5 1,9 2,8 4,7 2,3 3,3 5,6
Кукуруза 3,0 3,5 6,5 3,3 3,5 6,8 4,0 3,5 7,5
Прочие силосные 2,4 3,5 5,9 3,2 3,5 6,7 42 3,5 7,7
Однолетние травы 2,5 3,2 5,7 3.5 3,2 6.7 4,4 3,2 7,6
Многолетние травы . 2,1 7,5 9,6 2,2 7,5 9,7 4,4 7,5 11,9
Наибольшую долю в продуктивность зерновых агроценозов вносят надземные органы растений. Соотношение между надземной и подземной продукцией расширяется от зоны сухостепи к лесостепи.за счёт увеличения ANP. Продукция корней меняется незначительно. Многолетние травы отличаются самой высокой NPP, что связано с особенностями корневой системы. Независимо, от ландшафтно-климатической зоны BNP' многолетних трав достигает 7,5 т • га"1 • год"1, что в 2,5-2,8 раза больше, чем BNP зерновых культур. Однако продукция многолетних трав в Хакасии всё же в 2 раза уступает таковым в степной зоне Красноярского-края (Чупрова, 2001). Это обусловливается не только отличающимися климатическими условиями, но и в большей мере различным уровнем плодородия почв в сравниваемых регионах. Так, в почвенном покрове степной зоны земледельческой территории Красноярского края преобладают чернозёмы обыкновенные, тогда как в пахотных массивах Хакасии значительная доля (23%) представлена чернозёмами южными и каштановыми почвами. Небольшая мощность гумусово-аккумулятивного горизонта, невысокая обеспеченность питательными элементами и влагой чернозёмов южных и каштановых почв в степи Хакасии ограничивают интенсивность прироста корней растений, что отражается на формировании подземной продукции. Величина ANP многолетних трав увеличивается от 2,1-2,2 т • га-1 • год-1 в сухостепи и степи до 4,4 т • га-1 • год-1 в лесостепи, что хорошо согласуется с улучшением тепло- и влагообеспечен-ности территории в этом ряду природных зон. Однолетние травы формируют в 1,6 раза меньшую продукцию, так как подземные органы однолетних
растений не достигают такой величины BNP, как многолетние. Увеличение NPP однолетних трав от 5,7 т • га*1 • год-1 в сухостепи до 7,6 т • га-1 • год-1 в лесостепи связано с повышением продукции в надземной сфере агроценоза. Минимальная NPP - 2,5 т • га-1 • год-1 характерна для овощных агроценозов.
Суммарная величина продукции современных агроценозов Хакасии в ландшафтно-климатических зонах достигает 4,7 млн. т в год (табл.2). Это в 5 раз меньше продукции агроценозов на территории Красноярского края (Чупрова, 2001). Различия обусловлены, во-первых, более низкой годичной продукцией агроценозов Хакасии по сравнению с агроценозами Красноярского края, а, во-вторых, площадь пашни Хакасии значительно меньше, чем земледельческая территория Красноярского края.
Таблица 2
Аккумуляция годичной продукции агроценозов, ЮУгод'1_
Ландшафтно-климатическая зона Площадь пашни, тыс га ANP BNP NPP
Сухостепь 129 0,4 0,5 0,9
Степь 362 1,3 1,4 2,7
Лесостепь 112 0,6 0,5 1,1
Всего 603 2,3 2,4 4,7
Доля продукции агроценозов ландшафтно-климатических зон в общем объёме растительного вещества современной пашни Хакасии неодинакова. Наибольший вклад в продукцию региона вносят агроценозы степи - 2,7 млн. т в год, занимающие площадь в 362 тыс. га. Агроценозы сухостепной зоны, заместившие естественные фитоценозы на территории в 129 тыс. га, синтезируют ежегодно наименьшее количество органического вещества, равное 0,9 млн.1 т. Продукция агроценозов лесостепи, несмотря на меньшую, чем в сухостепи площадь (112 тыс. га), составляет 1,1 млн. т в год и в общем объёме продукции современных агроценозов достигает 23%. Такая тенденция определяется более высокими NPP полевых культур, возделываемых в лесостепном регионе.
Глава 5. Гумусное состояние почв Оценка гумусного состояния пахотных массивов региона выявила различия в уровне плодородия и характере профильного распределения гумуса. Средние значения содержания гумуса в пахотном слое чернозёмов Хакасии варьируют от 3,6% в южном до 7,7% в выщелоченном и оподзоленном (табл.3). Это соответствует низкому и высокому уровню гумусного состояния почв по оценочным критериям Л.А. Гришиной (1986). Очень высокой гумусностью характеризуется лугово-карбонатная почва, низкой - подтипы каштановых и засоленных почв. Максимальные колебания гумуса в пахотном слое от 2,5 до 17,5% отмечаются в луговых почвах, минимальные - в серых лесных. Коэффициент вариации для указанных почв составляет 85 и 13%, соответственно.
Таблица 3
Гумусное состояние почв пахотных массивов Хакасии_
Тип, подтип почвы П Показатели
Содержание гумуса в верхнем горизонте, % Запасы гумуса в слое, т/га Профильное распределение гумуса
0-20 см • 0-50 см
Темно-серая лесная 12 6,65 высокое 146 среднее - резко убывающее
Серая лесная 17 4,22 среднее 98 низкое 134 резко убывающее
Чернозем оподзоленный 33 7,66 высокое 155 высокое 282 бимодальное
Чернозем выщелоченный 159 7,74 высокое 172 высокое 308 постепенно убывающее
Чернозем обыкновенный 657 6,01 среднее 143 среднее 246 постепенно убывающее
Чернозем южный 334 3,6 низкое 87 низкое 144 постепенно убывающее
Чернозем карбонатный 190 6,1 высокое 145 среднее 244 постепенно убывающее
Чернозем солонцеватый 32 5,85 среднее 139 среднее 301 постепенно убывающее
Лугово-черноземная 80 8,27 высокое 179 высокое 369 постепенно убывающее
Темно-каштановая 100 3,4 низкое 86 низкое 140 резко убывающее
Каштановая 152 2,02 низкое 52 низкое 97 постепенно убывающее
Лугово-каштановая 16 3,17 низкое 80 низкое - постепенно убывающее
Луговая собственно 49 5,83 среднее 128 среднее 255 постепенно убывающее
Лугово-карбонатная 5 13,7 очень высокое 301 очень высокое постепенно убывающее
Луговая солонцеватая 2 6,3 высокое 139 среднее - постепенно убывающее
Пойменная темноцветная 54 7,16 высокое 165 высокое 320 постепенно убывающее
Пойменная темно-бурая 10 4,8 среднее 110 среднее - постепенно убывающее
Аллювиальная темноцветная 28 7,7 высокое 169 высокое - постепенно убывающее
Аллювиальная темно-5урая 2 3,32 низкое 73 низкое - постепенно убывающее
Аллювиальная луговая 17 3,87 низкое 89 низкое 169 постепенно убывающее
Солонец степной 2 3,2 низкое 77 низкое - постепенно убывающее
Солонец луговой 7 3,26 низкое 78 низкое - постепенно убывающее
Солончак луговой 12 2,94 низкое 71 низкое - постепенно убывающее
Малоразвитая шебн истая 28 5,65 среднее 132 среднее - постепенно убывающее
Широкий диапазон колебаний гумуса в луговой почве в значительной степени определяется продолжительностью и интенсивностью её использования (Титлянова, Косых, 1995). Содержание гумуса в верхнем горизонте пахотных почв увеличивается от зоны сухой степи к степи и лесостепи. При этом уровень гумусности также возрастает от низкого в сухо-степной зоне до высокого и очень высокого в лесостепной.
Содержание гумуса в слое 0 - 20 см почв сухостепи колеблется от 2,3% в солончаке луговом до 6,1% в луговой солонцеватой, что оценивается как низкий и высокий уровень гумусированности, соответственно. Однако в основном пахотные почвы, распространённые в данной природной зоне, имеют низкое содержание гумуса, так как из-за засушливости климата процессы гумусообразования замедляются. Средним количеством гумуса характеризуются только луговая и аллювиальная почвы, которые имеют более мощный гумусовый горизонт и их формирование приурочено к террасовому уровню долин малых рек.
Пахотные массивы степной зоны представлены почвами различной степени гумусированности: от высокой в подтипах луговых почв и чернозёме выщелоченном до очень низкой в каштановой. Почвы степи имеют широкий диапазон колебаний гумуса в слое 0 - 20 см от 1,8% в каштановой до 13,7% в луговой карбонатной. Пестрота почвенного покрова по уровню гумусности определяется неодинаковыми условиями увлажнения отдельных участков территории степной зоны. В результате процессы гумусообразования протекают с различной интенсивностью. Кроме того, почвы степной зоны, вовлечённые в сельскохозяйственное производство, занимают обширные площади (более 60% пашни республики) и уровень агротехнических мероприятий в отдельных районах неодинаков. Содержание гумуса в пахотных почвах лесостепи варьирует от 4,2% в серой лесной до 13,5% в аллювиальной тёмно-цветной и соответствует изменению гумусированности от среднего до очень высокого уровня. В основном в лесостепной зоне преобладают почвы с высоким содержанием гумуса, что обусловлено оптимальными экологическими условиями для накопления органического вещества в процессе гумусообразования. Доминирующим типом почвы пахотных массивов лесостепи являются чернозёмы, и они содержат на 20 - 30% больше гумуса в пахотном горизонте, чем одноимённые подтипы чернозёмов степной зоны.
Запасы гумуса в слое 0 - 20 см возрастают от зоны сухой степи к степи и лесостепи и коррелируют с содержанием гумуса. Гумусное состояние большинства почв пашни сухой степи по запасам гумуса в слое 0 - 20 см оценивается как низкое. В лесостепи доминируют почвы с высоким уровнем гумусности, что определяет не только высокое потенциальное плодородие, но и устойчивость их положительных качеств. Пахотные
массивы степной зоны представлены почвами, запасы гумуса в которых широко варьируют: от низких в каштановых (47-90 т/га) и аллювиальных (73-89 т/га) до очень высоких (301 т/га) в луговой карбонатной при доминировании среднего уровня гумусности почв в целом по зоне. Доля запасов гумуса в слое 0 - 20 см к его запасам в полуметровой толще увеличивается в почвах лесостепной зоны и определяется в большей степени особенностями почвообразования. Наиболее гумусированные и, соответственно, более устойчивые почвы лесостепи теряют плодородие в процессе сельскохозяйственного использования с меньшей скоростью, чем малогумусные почвы степной зоны.
Сравнение характера профильного распределения гумуса в почвах природных зон выявляет некоторые различия. Снижение гумуса с глубиной в пахотных массивах сухой степи интенсивнее, чем в степи и лесостепи. Причиной отличий является уменьшение мощности гумусового горизонта в почвах сухостепной зоны. Резко убывающим по профилю содержанием гумуса характеризуются подтипы каштановых и засоленных почв, расположенных в сухой степи, а также лесостепные серые лесные почвы, что вообще свойственно данному типу и является следствием условий формирования.
Запасы гумуса, депонированные в слоях 0-20 и 0-50см пахотных массивов Хакасии, представлены на рис. 1. Приведённые результаты свидетельствуют об общих особенностях почвенного покрова земледельческой территории республики, которые выражаются в разнообразии, а также малой мощности и низкой гумусности слагающих его почв. Суммарные запасы гумуса в слое 0 - 20 см составляют 73 млн. т, в слое 0-50 см - 126 млн. т. Основная их часть сконцентрирована в пахотных массивах чернозёмов. При этом на долю чернозёма обыкновенного приходится 55% общих запасов гумуса, чернозёма выщелоченного и чернозёма южного - 15 и 17%, соответственно. Вклад всех других типов почв в запасы гумуса, депонированные в пашне региона, из-за их малых площадей незначительный и не превышает 3%. Соотношение суммарных запасов гумуса в слое 0 - 20 см к полуметровой толще варьирует в различных почвах. Наибольшая доля (73%) от аккумулированных запасов гумуса в слое 0 - 50 см сосредоточена в пахотном горизонте серых лесных почв, наименьшая (46%) отмечается в массивах лугово-чернозёмных почв и зависит от мощности гумусового горизонта.
Чем больше мощность гумусового горизонта, тем меньше доля запасов гумуса, сосредоточенных в слое 0-20 см. Общие запасы гумуса изменяются в почвенных слоях и имеют тенденцию более резкого падения в подпахотном горизонте (20-30 см) и дальнейшего постепенного снижения с глубиной.
Рис. 1. Запасы гумуса, депонированные в различных почвах пашни Хакасии: 1 — серая лесная; 2 — чернозем оподзоленный; 3 — чернозем выщелоченный; 4 - чернозем обыкновенный; 5 — чернозем южный; 6 — чернозем карбонатный; 7 - чернозем солонцеватый; 8 - лугово-черноземная; 9 — темно-каштановая; 10 — каштановая; 11 — пойменная темноцветная; 12 — аллювиальная темноцветная
Глава 6. Круговорот и баланс углерода в агроценозах
Чистая аккумуляция углерода в фитомассе всех агроценозов региона составляет 1985 тыс. т в год или 2,7 т га-1 • год-1. Агроценозы степной зоны накапливают в фитомассе 57% или 1124,1 тыс. т в год, лесостепной - 22% или 437,9 тыс. т в год, сухост всеми, полевыми культурами* в регионе (рис. 2). При этом количестепной — 21% или 422,5 тыс. т • год-1 углерода, ассимилированноговенные соотношения между аккумуляцией углерода в надземной сфере и корнях уменьшается от зоны лесотепи к сухостепи. Агроценозы сухостепной зоны накапливают углерода больше в корнях, чем в надземных органах.
Чистую первичную продукцию (в углероде) в лесостепи создают преимущественно зерновые культуры (84%), в степи - зерновые культуры (69%) и однолетние и многолетние травы (23%), в сухостепи - однолетние и многолетние травы (62%), зерновые культуры (20%), кукуруза и другие силосные культуры (16%). Величина годичной аккумуляции углерода в растительном блоке агроценозов зависит от запасов фитомассы и площади конкретной культуры.
Лесостепь Степь Сухостепь По региону
Рис. 2. Аккумуляция углерода в продукции агроценозов Минусинской впадины, в административных границах Хакасии
Структура запасов углерода в почвенном блоке агроценозов региона показана в табл. 4. Легкоминерализуемая фракция служит ближайшим резервом органического вещества почв для микробиологической трансформации и вовлечения в круговорот (Тейт, 1991; Когут, 2001). Она является основным источником формирования минерализационного потока углерода в атмосферу и образования гумусовых веществ (Ведрова, Му-хортова, 1999; 2000; Мухортова, 2001; Чупрова, Шугалей, 2003). Средневзвешенные запасы ЛОВ и ПОВ в почвенном блоке агроценозов постепенно уменьшаются в ряду лесостепь > степь > сухостель. Если в почвах под зерновыми культурами лесостепи запасы ЛОВ составляют 2.78 т С га"1, то в степи они снижаются до 1.82 т С га"1, а в сухостепи - даже до 1.41 т С га*1. Запасы углерода подвижного почвенного гумуса зависят от общих запасов органического вещества в различных почвах и поэтому закономерно снижаются от лесостепи к степи. По материалам И.С. Шва-бенланд (2002), содержание СПов в пахотных почвах региона по сравнению с их целинными аналогами уменьшается на 34-54%. Это свидетельствует о снижении подвижности органического вещества при сельскохозяйственном использовании почвы.
Легкоминерализуемая фракция органического вещества в пахотных почвах лесостепи составляет 18-22%, степи - 17-27%, сухо-степи - 19-30% по отношению к общим запасам органического вещества в этих почвах. По данным исследований в пахотных почвах юга Средней Сибири (Чупрова и др., 2003), пул легкоминерализуемых соединений не
Таблица 4
Структура запасов углерода в почвах агроценозов, т С • га"'_
Агроценоз Лесостепь Степь Сухостепь
ЛОВ ПОВ Стаб гумус Всего ЛОВ ПОВ Стаб гумус Всего ЛОВ ПОВ Стаб гумус Всего
Зерновые 2,78 17,22 69,11 89,11 1,82 11,66 64,37 77,85 1,41 13,22 32,42 52,05
Картофечь ' 1,62 17,82 79,56 99,00 1,42 5,99 22,54 29,95 1,30 9,74 35,33 46,37
Овощи - - - • - - - - 1,20 12,22 56,47 69,89
Корнеплоды 1,85 17,82 79,33 99,00 2,07 5,99 21,89 29,95 1.95 12,77 60,40 75,12
Кукуруза 2,50 15,71 85,40 103,61 2,45 11,44 54,64 68,53 2,25 13,21 36,56 52,02
Прочие силосные 2,55 17,32 76,34 96,21 2,50 15,48 76,07 94,05 2,35 8,65 41,72 52,72
Однолетние травы 2,73 12,42 58,59 73,74 2,45 12,23 56,51 71,19 2,07 7,73 25,53 35,33
Многолетние травы 3,62 14,32 77,51 95,45 3,10 12,02 58,02 73,14 2,50 7,60 27,76 37,36
Пар 0,95 18,00 73,01 91,96 0,85 12,10 60,78 73,73 0,82 13,54 38,88 53,24
превышает 31%. Для сравнения отметим, что пул ЛМОВ в серых лесных почвах под лиственными лесными культурами этого же региона равен 27%, а под хвойными достигает 32-39% запаса Сорг (Мухортова, 2001).
В целом, почвенный покров пашни Хакасии аккумулирует окаю 42 млн. т С (70 т С • га-1), в т.ч. 33 млн. т (55 т С • га"1) приходится на долю стабильной фракции углерода гумуса в слое почвы 0-20 см (рис.3). Легкомине-рализуемая фракция органического вещества в слое 0-20 см пахотных почв Хакасии составляет 8,8 млн. т С или 21% запаса общего углерода.
Лесостса» Степь С>хостепь По
рещоау
Рис. 3. Запасы углерода различных фракций органического вещества, депонированные в почвах агроценозов
Компонентов ЛОВ, активно участвующих в обменных процессах между растениями (фитомассой), гумусом почвы и атмосферой, присутствует 1,3 млн. т С (14%), а ближайшего резерва почвенного гумуса (ПОВ) для вовлечения в круговорот и возможно быстрого расходования его в питании растений депонировано 7,5 млн. т С (86%). Депонированные запасы ЛМОВ нарастают от сухостепи и лесостепи к степи.
Основными и очень важными потоками деструкционного процесса в почвенном блоке агроценозов являются разложение ЛОВ и ПОВ. Разложение - сложный процесс, который приводит к возврату в атмосферу углерода, изъятого из нее растениями на питание и формирование продукции. Оно осуществляется в виде минерализации органического вещества до конечных продуктов окисления и гумификации, приводящей к образованию (синтезу) гумусовых веществ. Количественная оценка этих процессов является самой сложной в анализе круговорота и баланса углерода.
Ежегодно в деструкцию вовлекается в среднем по региону 2040 кг С • га-1 растительных остатков или ЛОВ. В лесостепи их значительно больше, чем в степи и особенно в сухостепи. Оценки поступления растительных остатков в почву, как правило, зависят от продуктивности полевых куль-
тур. Чем выше продукция, тем больше поступает в почву пожнивных и корневых остатков.
Интенсивность разложения ЛОВ изменяется от 896 кг С • га-1 • год-1 в аг-роценозах лесостепной зоны до 615 кг С • га-1 • год-1 в сухостепи, составляя ежегодно в среднем по региону 752 кг С га-1. По пути минерализации идет 588 кг С • га • год"1 или 78%, гумификации - 164 кг С • га-1 • год -1 или 22% участвующего ежегодно в разложении органического вещества. Оценки минерализации и гумификации ЛОВ заметно снижаются в ряду агроце-нозов, распространенных в разных природных зонах: лесостепь > степь > сухостепь. Такая закономерность обусловлена изменением экологических условий, влияющих на интенсивность разложения растительных остатков. Снижение увлажнения почв и повышение среднесуточных температур в вегетационный период сухостепной зоны является причиной уменьшения скорости и интенсивности разложения растительных остатков. В любой из природных зон выделяется закономерность: чем меньше запасы ЛОВ, тем ниже интенсивность их разложения. В паровых полях лесостепной зоны она составляет 361 кг С • га-1 • год-1 (в т.ч. минерализуется 336, гумифицируется 25 кг С • га-1 • год), степной зоны - 314 кг С • га-1 -год-1 (минерализуется 292, гумифицируется 22 кг С • г-11 • год-1), в сухостепной 287 кг С • га-1- год-1 (минерализуется 267, гумифицируется 20 кг С • га-1 • год-1). В агроценозах многолетних трав, распространенных в лесостепи, разложение ЛОВ достигает 1665 кг С • га-1 • год-1, из которых 1199 кг С • га-1 • год-1 теряется при минерализации, а 466 кг С • га-1 • год-1 переходит в новообразованный гумус. В таких же полях степной зоны высвобождается при разложении 1395 кг С • га-1 • год-1 (в т.ч. 1004 - минерализуется, 391 - гумифицируется), а в сухостепной зоне 1075 кг С • га-1 год-1, из которых 774 кг С • га-1 год-1 распадается полностью до СО2 и 301 кг С • га-1 • год"1 идет на синтез нового гумуса.
Установлено, что доля органического вещества, включившегося в процесс гумификации в паровых полях, составляет 7,5%, под картофелем и корнеплодами - 15%, в полях кукурузы и прочих силосных культур -. 20%, под зерновыми культурами - 25%, многолетними и однолетними травами - 28-30% освобождения углерода в процессах разложения ЛОВ. Включение продуктов разложения растительных остатков в состав гумуса происходит по пути фрагментарного обновления (Фокин, 1994; Чупро-ва, 1997; Шугалей, Чупрова, 2003).
Углерод, связанный в гумусе, высвобождается в процессах его минерализации. Распаду подвергается подвижная часть гумусовых веществ. Количественные оценки минерализации ПОВ существенно возрастают от лесостепи к сухостепной зоне. Таким образом, при снижении интенсивности минерализации лабильного органического вещества, представленного мортмассой, усиливаются процессы распада подвижного гумуса. Отмечено, что чем меньше накапливается растительных остатков в почве, тем больше минерализуется гумусовых веществ. В среднем по региону
оценка минерализации ПОВ равна 571 кг С • га • год-1. Минимальные оценки минерализации подвижного гумуса получены нами для почв лесостепной зоны под картофелем, корнеплодами и многолетними травами - 2,1 - 2,7% от запаса СПов в слое почвы 0-20 см. В почвах под другими полевыми культурами и в почвах паровых полей потери подвижного гумуса больше и составляют 3,8 - 5,3% запаса Спов* В почвах степной зоны оценки минерализации подвижного гумуса в паровых полях и под полевыми культурами изменяются в пределах 3,1 - 5,1%, в почвах сухостеп-ной зоны - 5,1 - 7,8% запаса Спов- Следовательно, потери подвижного гумуса в почвах сухостепной зоны значительно превосходят таковые в почвах степной и лесостепной зонах.
Суммарный минерализационный поток в агроценозах формируется при разложении лабильных и подвижных продуктов органического вещества.
Оценки «входа» углерода в агроценоз ежегодно варьируют в зависимости от погодных условий, агротехнических приёмов, применения удобрений. В среднем за 30-летний период (1971 - 2000 г.г.) они составили в лесостепи 3317 кг • га-1, в степи - 2355 кг • га-1, а в сухостепной зоне - 2375 кг • га-1 (табл.5).
Таблица 5
Баланс углерода в ^ агроценозах__
Статьи баланса Лесостепь Степь Сухостепь По региону
Вход-
продукция кг • га"1 • год"1 3317 2355 2375 2682
т • год"' 437860 1124096 422460 1984416
Выход
отчуждение с урожаем кг • га"' • год"1 1570 1058 1073 1234
т ■ год"1 232962 542275 145720 920957
минерализационный поток кг • га"1 • год"1 1010 1001 973 995
т ■ год"1 136254 311748 133276 581278
Баланс.
кг • га"1 • год"1 +737 +296 +329 +453
т • год'1 +68644 +270073 +143464 +482181
В почву ежегодно с растительными остатками поступает в среднем 1448 кг С • га-1, что составляет 54% стока углерода атмосферы.
Минимальные оценки возврата углерода с растительными остатками обнаружены в агроценозах картофеля (корнеплодов - в сухостепи), максимальные - в полях многолетних трав. Причём, величина возврата углерода с растительными остатками однолетних полевых культур, выращиваемых в разных зонах, отличается несущественно. А в агроценозах мно-
голетних трав лесостепной зоны поступает углерода с пожнивно-корне-выми остатками почти в 3 раза больше, чем в таких же полях сухостеп-ной зоны. Это ещё раз подтверждает мнение многих исследователей о том, что в засушливых условиях замедляются процессы прироста корней.
Выход углерода из агроценозов слагается из отчуждённого с урожаем и выделившегося в процессах разложения. Всего с земледельческой территории Хакасии ежегодно отчуждается 921 тыс. т С или 1234 кг С • га-1, беличина отчуждения углерода с урожаем полевых культур, выращиваемых на пашне в направлении от лесостепи к сухостепи, уменьшается. На пашне любой ландшафтно-климатической зоны преобладает поток отчуждения с урожаем однолетних полевых культур по сравнению с выходом элемента в процессах разложения. В агроценозах многолетних трав, выращиваемых в разных ландшафтно-климатических зонах, меняется соотношение между количественными оценками выхода углерода в процессах разложения и отчуждения с урожаем. В лесостепной зоне на полях преобладает поток отчуждения с урожаем, а в степи и сухостепи - мине-рализационный поток углерода. Почва обедняется лабильными компонентами органического вещества и подвижным гумусом.
Баланс углерода в агроценозах зерновых культур, однолетних и многолетних трав, кукурузы и прочих силосных культур складывается положительно, в остальных полях - отрицательно. В целом, в агроценозах Хакасии баланс углерода имеет положительный знак, что свидетельствует о поглощении его из атмосферы или стоке. Баланс углерода составляет 453 кг С • га-1 • год-1. В агроценозах, расположенных в направлении от лесостепи к сухостепи, он сужается до 296 - 329 кг С • га-1 • год-1.
Общие выводы
1. Агроценозы Минусинской впадины, в административных границах Хакасии характеризуются невысокой урожайностью полевых культур. В 30-летней (1971 - 2000 гг.) динамике наблюдаются флуктуации показателя, связанные с переменными условиями увлажнения, разными объёмами применения удобрений, неодинаковой интенсивностью мобилизации питательных элементов. За исследуемый период не отмечается снижения урожайности полевых культур в регионе. В лесостепной зоне она всегда выше, чем в степной и сухостепной.
2. Чистая первичная продукция зерновых агроценозов в среднем за 1971 - 2000 гг. изменяется от 8,5 т • га-1 • год-1 в сухостепи до 9,5 т • га-1 • год-1 в лесостепи. Многолетние травы отличаются самой высокой NPP - 9,6 - 11,9 т • га-1 • год-1. Минимальной NPP (2,5 т • га-1 • год-1) характеризуются овощные агроценозы. Продукция в надземной сфере агроценозов преобладает над продукцией корней, за исключением полей картофеля, корнеплодов и многолетних трав. Соотношение между надземной и подземной продукцией во всех агроценозах расширяется от су-
хостепной зоны к лесостепной за счёт интенсивного прироста фитомассы в надземной сфере.
3. Аккумуляция углерода в продукции всех агроценозов региона составляет 1985 тыс. т в год или 2,7 т • га-1 • год-1. Агроценозы степной зоны накапливают 57%, лесостепной - 22%, сухостепной - 21% углерода, ассимилированного всеми полевыми культурами региона. На долю агроценозов зерновых культур приходится 63% углерода, аккумулированного в общей продукции, агроценозов многолетних и однолетних трав - 16 и 12%, соответственно. Величина годичной аккумуляции углерода в растительном блоке агроценозов зависит от запасов фитомассы и площади конкретной культуры.
4. По результатам статистической обработки большого массива данных (1946 почвенных разрезов) показано, что чернозёмы оподзоленные и ' выщелоченные, лугово-чернозёмные, лугово-карбонатные и аллювиальные почвы характеризуются высоким содержанием и запасами гумуса. Гумусное состояние других почв, распространённых на пашне региона, оценивается как среднее и низкое. В профиле каштановых, солончаков и солонцов сухой степи, серых лесных почв лесостепной зоны наблюдается резко убывающее распределение гумуса, в 'чернозёмах, луговых и аллювиальных почвах любой природной зоны — постепенно убывающее. Запасы гумуса, депонированные в слоях 0 - 20 и 0 - 50 см, составляют 73 и 126 млн. т, соответственно. Основная их часть аккумулирована в пахотных массивах чернозёмов.
5. Характер накопления углерода в пахотном слое почв региона отражает особенности почвообразования в каждой природной зоне, а также площади вовлечённых почв в пашню. Почвенный покров пашни депонирует 42 млн. т С (70 т С • га-1), из них 7,5 млн. т С (13 т С • га-1) сосредоточено в подвижной части гумуса (ПОВ) и 1,3 млн. т С (2,2 т С • га-1) в мёртвых растительных остатках (ЛОВ). Средневзвешенные запасы ЛОВ и ПОВ в почвенном блоке агроценозов постепенно уменьшаются в ряду: лесостепь > степь > сухостепь.
6. Оценки «входа» углерода за счёт продукции в среднем за 30-летний период колеблются от 3317 кг С • га-1 • год-1 в агроценозах лесостепи до 2355 - 2375 кг С • га-1 • год-1 в степи и сухостепи В деструкционные процессы вовлекается ежегодно 2040 кг С • га-1 растительных остатков. Ми-нерализационный поток в агроценозах формируется при разложении лабильных и подвижных продуктов органического вещества. Оценки разложения ЛОВ снижаются, а потери подвижного гумуса возрастают в ряду агроценозов, распространённых от лесостепи к степи и сухостепи. Ежегодный «выход» углерода из агроценозов, оценённый по суммарному минерализационному потоку и отчуждённому с урожаем, составляет 1,5 млн. т С или 2235 кг С • га-1. Чаще всего преобладает поток отчуждения с урожаем по сравнению с выходом элемента в процессах разложения.
7. Баланс углерода в агроценозах зерновых культур, однолетних и многолетних трав, кукурузы складывается положительно, в остальных -отрицательно. В целом, современные агроценозы Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, являются местом стока для 482 тыс.т С в год. Агроценозы лесостепной зоны в этом стоке занимают 14%, степной - 56%, сухостепной - 30%. Все зерновые агроценозы в этом стоке имеют 55%, многолетние травы - 35%.
Опубликованные работы по теме диссертации:
1. Донская О.Л. Динамика чистой первичной продукции в зерновых агроценозах Хакасии / Тезисы докладов VIII международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов — 2001».- М.: МГУ, 2001.- С. 36-37.
2. Донская О.Л. Сравнительная оценка чистой первичной продукции агроценозов степной и лесостепной зон Хакасии / Экология Южной Сибири: Материалы Южно-сибирской международной научной конференции студентов и молодых учёных. Краснояр. гос. ун-т. - Красноярск, 2001. Т. 2.-С. 23-24.
3. Донская О Л. Чистая первичная Продукция агроценозов Хакасии / Тезисы докладов IX международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2002». - М.: МГУ, 2002. -С.36-37.
4. Донская О.Л. Продукция агроценозов ландшафтно-климатических зон земледельческой территории Хакасии / Экология Южной Сибири: Материалы Южно-сибирской международной научной конференции студентов и молодых учёных. Краснояр. гос. ун-т. - Красноярск, 2002. Т. 2. -С. 111.
5. Донская О.Л., Николаева З.Н. Агроклиматические ресурсы земледельческой территории Хакасии / Тезисы докладов X международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2003». - М.: МГУ, 2003. - С. 95 - 96.
6. Донская О.Л. Динамика биологической продуктивности агроцено-зов Хакасии / Сб. науч. стат. «Почвы Сибири: особенности функционирования и использования». - Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. аграр. ун-та, 2003.-С. 164-170.
7. Чупрова В.В., Донская О.Л., Николаева 3. Н. Оценка биологической продуктивности современных агроценозов Хакасии / Вестник КрасГАУ. - Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. аграр. ун-та. - 2003. Вып. 2. -С. 84-90.
Подписано в печать 6.02.04. Формат 60x84 1/16.
Печаль - ризограф. Бумага - офсетная. Физ.печ.л. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,1. Тираж. 100 экз. Заказ № 22. Лицензия ПД № 16-014 от19.06.2000.
Отпечатано в типографии Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова 655017, г. Абакан, пр. Ленина, 94
¿il -3 288
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Донская, Ольга Леонидовна
Введение.
Глава 1. Состояние изученности вопроса.
Глава 2. Объекты и методы исследований.
2.1. Объекты исследований.
2.2. Экологические условия региона исследований.
2.3. Методы исследований.
Глава 3. Агроценозы.
Глава 4. Продукция агроценозов.
4.1. Динамика продукции агроценозов.
4.2. Аккумуляция годичной продукции агроценозов.
4.3. Аккумуляция годичной продукции в ландшафтно -климатических зонах.
Глава 5. Гумусное состояние почв пахотных массивов.
Глава 6. Круговорот и баланс углерода в агроценозах.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины"
Углерод выполняет планетарную роль в создании живого вещества, формировании почвенного покрова и его плодородия. По современным оценкам Д.С. Орлова и О.Н. Бирюковой (1995), средние запасы углерода в почвах России составляют 296 • 109 т, из которых 67% сосредоточено в почвах Сибири (Титлянова, Булавко, Кудряшова и др., 1998).
Проблемы национального углеродного баланса, связанные с прогнозируемым изменением климата, сосредоточили основное внимание исследователей на лесных территориях (Ведрова, 2002; Ведрова, Мухортова, Стаканов, 2002). Это выявило недостаточность знаний о вкладе агроцепозов в основные процессы круговорота и баланса углерода. Между тем, сельскохозяйственное использование земель, сопровождающееся усилением минерализации и отчуждением части органического вещества с урожаем, снижает содержание гумуса и приводит к добавочному поступлению СОг в атмосферу. Так, почвенным покровом Красноярского края за 150 лет сельскохозяйственного использования потеряно 49,05 • 106т углерода гумуса (Титлянова, Чупрова, 2003). Весьма значительна роль агроценозов и как источника стока СО2 для атмосферы, причём эмиссия далеко не пропорциональна доле сельскохозяйственных угодий в общей площади территории (Сиротепко, Шевцова, Володарская, 2002). Высокая сельскохозяйственная освоенность юга Средней Сибири, в том числе и Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, влечёт за собой заметные изменения в сложившихся природных циклах углерода. В количественном отношении такие процессы изучены мало.
Цель данной работы - оцепить запасы и потоки углерода в агроценозах Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, и определить влияние агроценозов на сток СО2 в атмосферу.
Задачи исследования: - сформировать банк данных урожайности нолевых культур и содержания гумуса в почвах разного классификационного подразделения (тип - подтип) и территориального распространения (административный район - природная зона);
- определить интенсивность продукционного процесса в агроценозах и его динамику за 30-летний период (1971-2000 г.г.);
- получить количественные оценки запасов углерода в растительном блоке агроценозов;
- оценить гумусное состояние почв и определить запасы углерода в почвенном блоке агроценозов; дать оценку баланса углерода в агроценозах разных природных зон региона.
На защиту выносятся количественные оценки гумусного состояния почв, запасов углерода в почвенном и растительном блоках агроценозов Минусинской впадины, в административных границах Хакасии, характеризующиеся положительным балансом углерода и выполняющие роль стока СОг в атмосферу.
11аучпая новизна работы: На основе статистической обработки и обобщения большого массива данных урожайности полевых культур (1971 - 2000 г.г.), содержания гумуса и состава органического вещества в почвах получены количественные характеристики баланса углерода в агроценозах Минусинской впадины, в пределах Хакасии. Гумусное состояние почв региона оценено но содержанию, запасам и профильному распределению гумуса. Впервые определены депонированные запасы углерода в почвенном покрове региона, равные 42 млн. т, из которых 21% приходится на легком и нерализуемое органического вещество. Запасы ЛМОВ в почвенном блоке агроценозов уменьшаются в ряду лесостепь > степь > сухостепь. Новые материалы, количественно описывающие основные потоки (обменные процессы) углерода в системе атмосфера - агрофитоценоз - почва свидетельствуют о том, что агроценозы Минусинской впадины (в пределах Хакасии) задерживают углерод в фитомассс, являясь тем самым стоком углерода атмосферы.
Теоретическая и практическая значимость работы: Результаты исследований вносят вклад в решение теоретических вопросов влияния, агроценозов на цикл углерода и сток СОг в атмосферу. Полученные данные могут быть использованы для качественной оценки земельных ресурсов Хакасии, для научно-обоснованного прогноза изменения гумусного состояния почв при их сельскохозяйственном использовании, для планирования и организации дальнейших научных исследований по балансу углерода и оценки агрогенного воздействия на этот баланс. Созданный банк данных урожайности всех полевых культур за период 1971 - 2000 г.г. и содержания гумуса в профиле почв (1946 разрезов) являются исходным материалом для организации и ведения мониторинга окружающей среды на данной территории. Материалы диссертации используются в курсах лекций по почвоведению на аграрном факультете и ландшафтоведению в Институте естественных наук и математики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова.
Апробация работы: Материалы исследований докладывались на Международной конференции по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2001; 2002; 2003» (МГУ, Москва); Международной научно - практической конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (ХГУ им. Н.Ф. Катанова, Абакан, 2001;2002); Региональной научной конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель,» (ТГУ, Томск, 2002); научных семинарах кафедры земледелия ХГУ им. Н.Ф. Катанова и кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ.
Публикации: Опубликовано 7 научных работ: 2 статьи, 1 - материалы научных конференций, 4 - тезисов.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, включающего 182 наименования. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 27 рисунков и 21 приложение.
Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Донская, Ольга Леонидовна
Общие выводы
1. Агроцсиозы Минусинской впадины, в административных границах Хакасии характеризуются невысокой урожайностью полевых культур. В 30-летней (1971 - 2000 г.г.) динамике наблюдаются флуктуации показателя, связанные с переменными условиями увлажнения, разными объёмами применения удобрений, неодинаковой интенсивностью мобилизации питательных элементов. За исследуемый период не отмечается снижения урожайности полевых культур в регионе. В лесостепной зоне она всегда выше, чем в степной и сухостепной.
2. Чистая первичная продукция зерновых агроценозов в среднем за 1971 - 2000 г.г. изменяется от 8,5 т • га*1 • год*1 в сухостепи до 9,5 т • га*1 • год'1 в лесостепи. Многолетние травы отличаются самой высокой NPP - 9,6 - 11,9 т • га*1 • год"1. Минимальной NPP (2,5 т • га"1 • год*1) характеризуются овощные агроценозы. Продукция в надземной сфере агроценозов преобладает над продукцией корней, за исключением полей картофеля, корнеплодов и многолетних трав. Соотношение между надземной и подземной продукцией во всех агроцепозах расширяется от сухостепной зоны к лесостепной за счёт интенсивного прироста фитомассы в надземной сфере.
3. Аккумуляция углерода в продукции всех агроценозов региона составляет 1985 тыс. т в год или 2,7 т • га"1 • год"1. Агроценозы степной зоны накапливают 57%, лесостепной - 22%, сухостепной — 21% углерода, ассимилированного всеми нолевыми культурами региона. На долю агроценозов зерновых культур приходится 63% углерода, аккумулированного в общей продукции, агроценозов многолетних и однолетних трав — 16 и 12%, соответственно. Величина годичной аккумуляции углерода в растительном блоке агроценозов зависит от запасов фитомассы и площади конкретной культуры.
4. По результатам статистической обработки большого массива данных (1946 почвенных разрезов) показано, что чернозёмы оподзоленные и выщелоченные, лугово - чернозёмные, лугово — карбонатные и аллювиальные почвы характеризуются высоким содержанием и запасами гумуса. Гумусное состояние других почв, распространённых на пашне региона, оценивается как среднее и низкое. В профиле каштановых, солончаков и солонцов сухой степи, серых лесных почв лесостепной зоны наблюдается резко убывающее распределение гумуса, в чернозёмах, луговых и аллювиальных почвах любой природной зоны - постепенно убывающее. Запасы гумуса, депонированные в слоях 0 - 20 и 0 - 50 см, составляют 73 и 126 млн. т, соответственно. Основная их часть аккумулирована в пахотных массивах чернозёмов.
5. Характер накопления углерода в пахотном слое почв региона отражает особенности почвообразования в каждой природной зоне, а также площади вовлечённых почв в пашню. Почвенный покров пашни депонирует 42 млн. т С (70 т С • га*1), из них 7,5 млн. т С (13 т С • га*1) сосредоточено в подвижной части гумуса (ПОВ) и 1,3 млн. т С (2,2 т С • га"1) в мёртвых растительных остатках (ЛОВ). Средневзвешенные запасы ЛОВ и ПОВ в почвенном блоке агроценозов постепенно уменьшаются в ряду: лесостепь > степь > сухостепь.
6. Оценки «входа» углерода за счёт продукции в среднем за 30 -летний период колеблются от 3317 кг С • га"1 • год"1 в агроценозах лесостепи до 2355 - 2375 кг С • га"1 • год"1 в степи и сухостегш В деструкциониые процессы вовлекается ежегодно 2040 кг С • га"1 растительных остатков. Минерализационный поток в агроценозах формируется при разложении лабильных и подвижных продуктов органического вещества. Оценки разложения ЛОВ снижаются, а потери подвижного гумуса возрастают в ряду агроценозов, распространённых от лесостепи к степи и сухостсни. Ежегодный «выход» углерода из агроценозов, оценённый по суммарному минерализационному потоку и отчуждённому с урожаем, составляет 1,5 млн. т С или 2235 кг С • га'1. Чаще всего преобладает поток отчуждения с урожаем по сравнению с выходом элемента в процессах разложения.
7. Баланс углерода в агроценозах зерновых культур, однолетних и многолетних трав, кукурузы складывается положительно, в остальных -отрицательно. В целом, современные агроценозы Минусинской впадины, в административных границах Хакасии являются местом стока для 482 тыс.т С в год. Агроценозы лесостепной зоны в этом стоке занимают 14%, степной -56%, сухостепной - 30%. Все зерновые агроценозы в этом стоке имеют 55%, многолетние травы - 35%.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Донская, Ольга Леонидовна, Красноярск
1. Агроценозы степной зоны / Титлянова A.A., Кирюшин В.И., Охинько И. П. и др. - Новосибирск: Наука, 1984. - 246с.
2. Агроклиматические ресурсы Красноярского края и Тувинской АССР. -Л.: Гидромстеоиздат, 1974. 211с.
3. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. - 288с.
4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв, М.,Изд-во МГУ, 1970.-487 с.
5. Артемёнок В. Н. Оценка деградации почв Хакасии в результате развития эрозионных процессов/ Аграрная наука Хакасии: проблемы, пути их решения, перспективы. Сб. науч. тр. РАСХН Сиб. отд-ние, НИИАПХ. -Абакан, 2003.-С. 17-25.
6. Атлас республики Хакасия. Абакан: Омск. карт, ф-ка, 1999. - 33с.
7. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. - 293
8. Бирюкова О.Н., Орлов Д.С. Органические соединения и оксиды углерода в почве и биосфере/Почвоведение. 2001. - №2. - С.180-191.
9. Брагин A.M., Калиновский A.B., Цыцковская И.В. Продуктивность севооборота в зависимости от гумифицированности почвы и применяемой системы удобрений/Резервы удобрений. Горки. - 1980.- вып.69. - С.З — 8.
10. Бутанаев В.Я. Хакасы/Этнографический очерк. М.: «Инсан», 1995. -37с.
11. Вагина Т.А., Базилевич Н.И. Структура, функционирование и эволюция систем биогеоценозов Барабы. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1975, Т. 2.-С. 438-449.
12. Ведрова Э.Ф., Мухортова Л.В. Роль органического вещества почвы в улсродном цикле лесных экосистем // Методы оценки состояния и устойчивости лесных систем. Тез. докл. Междунар. совещания. -Красноярск, 1999.-С. 180.
13. Ведрова Э.Ф., Стаканов В.Д., Чупрова В.В., Шугалей JI.C. Баланс углерода в естественных и антропогенно нарушенных лесах южной тайги/ Лесные экосистемы Енисейского меридиана. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - С. 274 - 288.
14. Вильяме В.Р. Собрание сочинений. Т.5. Почвоведение. -Государственное изд-во сельскохозяйственной литературы. М.: 1950. - 624 с.
15. Винокурова М.А., Колоскова A.B., Суперанская Г.И., Шакирова К.Ш. Гумус почв Волжско Камской лесостепи и его роль в плодородии. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1972. - 133с.
16. Волкова В.Г., Кочуров Б.И., Хакимзянова Ф.И. Современное состояние степей Минусинской котловины. Новосибирск: Наука, 1979. - 93с.
17. Володарская И.В. Агрогенная трансформация гумуса дерново -подзолистых почв на основе исследования информации длительных опытов. Автореф. Дисс. . на соиск. учён, степени канд. биол. наук. - М., 2001. -20с.
18. Гавлина Г.Б. Климат Минусинской впадины/Тр. Южно Енисейской комплексной экспедиции. - М.: Изд-во АН СССР, 1954, Вып. 3. - 71 с.
19. Галахов H.H. Климат травянистых лесов и островов лесостепи Красноярского края / Природное районирование центральной части Красноярского края и некоторые вопросы природного хозяйства. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - С. 40 - 62.
20. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А. Гумусообразование и агрономическая оценка почв. М.: Бизнес - центр «Агроколсант», 1997. — 82 с.
21. Ганжара Н.Ф. Гумус, свойства почв и урожай/Почвоведение. 1998. -№7.-С. 812-819.
22. Горшкова Л.Л. Пастбища Забайкалья. Иркутск,1973. - 160 с.
23. Градабосв I I.Д. Почвы Минусинской впадины. Омск. - 1954. - 315 с.
24. Гришина JI.A., Скребкова JI.B. Запасы гумуса и азота в почвах сопряжённых ландшафтов Тамбовской низменности / Вестн. Моск. ун-та. Сер.биол. и почвовед., 1972. №4. - С. 64 - 73.
25. Гришина JI.A. Гумусообразование и гумуснос состояние почв. — М.: Изд-во МГУ, 1986. 242с.
26. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества подзолистых и чернозёмных почв европейской части СССР. М.: Изд-во МСХА, 1988.-31с.
27. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М: Изд-во МГУ, 1995.-320 с.
28. Донская O.JI. Динамика биологической продуктивности агроцснозов Хакасии/Сб. науч. стат. «Почвы Сибири: особенности функционирования и использования». Красноярск: Изд - во Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2003. -С. 164 - 170.
29. Дружинина Н.П. Фитомасса степных сообществ Юго-Восточного Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1973. - 152 с.
30. Дубынина С.С. Многолетняя динамика продукционно -деструкционных процессов в ходе эксперимента / География и природные ресурсы. 2001. - № ^
31. Евтюхова Л.А. Археологические памятники енисейских кыргызов (хакасов). Абакан, 1948. - 111с.
32. Ерёмина И.Г. Влияние длительного сельскохозяйственного использования на изменение свойств почв стенной зоны / Аграрная наука Хакасии: проблемы, пути их решения, перспективы. Сб. науч. тр. РЛСХН Сиб. отд-пие, НИИАПХ. Абакан, 2003. - С.34 - 41.
33. Заварзин Г.А./Природа. 1994. - №7. - С.15 - 18.
34. Зональные системы земледелия Хакасской автономной области / Под ред. П.А. Щсрбанёва, Е.Я. Чебочакова, Г.П. Казьмина и др. Новосибирск: Сиб. отд. ВАСХНИЛ, 1982. - 203 с.
35. Зятькова Л.К., Раковец O.A. Минусинские впадины/История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Алтае Саянская горная область. - М.: Наука, 1969.-307с.
36. Зятькова Л.К. Структурная геоморфология Алтае Саянской горной области/Под ред. В.А. Николаева. - Новосибирск: Наука, 1977. -215с.
37. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование: Учеб. М.: Высш. шк., 1991. - 366с.
38. История Хакасии с древнейших времён до 1917 года / Под ред. Кызласова Л.Р. М.: Наука, 1993. - 524с.
39. История Сибири. Л., 1968. - Т. 3,4,5.
40. Карасюк И.М., Здоровцев А.И., Гордиенко В.П. Справочник по зерновым культурам. Киев: Урожай, 1991. — 320с.
41. Кершснс М. Рациональное питание растений азотом органических удобрений /Международный агропромышленный журнал. 1990. - №1. — С. 42-46.
42. Кершснс М. Значение содержания гумуса для плодородия почв и круговорота азота/Почвоведение. 1992. - №10. - С. 122— 131.
43. Кефели В.И., Калевич А.Е., Филимонова М.В. Продуктивность растений и плодородие почв как буферное явление//Почвоведение. 1995. -№ 1. - С. 43-49.
44. Кирюшин В.И., Гаижара Н.Ф., Кауричев И.С. и др. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХА, 1993.-97с.
45. Кирюшин В.И. Классическое наследие и современные проблемы агроиочвовсдсиия / Почвоведение. — 1996. № 3. - С. 269 - 276.
46. Киселёв C.B. Отчёт Хакасской археологической экспедиции ИИМК АН СССР и Хакасского НИИЯЛИ за 1956 год. Архив НА АН СССР, Р - 1. -№1315.
47. Классификация и диагностика почв СССР. М.: «Колос», 1977. - 224 с.
48. Климат Абакана / Под ред. A.C. Герасимовой Л.: Гидромстеоиздат, 1985.- 152с.
49. Ковда В.А. Патология почв // Пространственная организация и функционирование почв. Пущино, 1990. - С. 8 - 44.
50. Коляго С.А. Правобережье Минусинской впадины. Л.: Наука, 1967. -121с.
51. Когут Б.М. Трансформация гумусиого состояния чернозёмов при их сельскохозяйственном использовании/Почвоведение. 1998. - №7. - С. 783 -794.
52. Когут Б.М. Принципы и методы оценки содержания трансформируемого органического вещества в пахотных почвах / Почвоведение. 2003. - №3. - С. 308 - 317.
53. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. Его природа, свойства и методы изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 314с.
54. Кононова М.М. Проблема органического вещества почвы на современном этапе/ Органическое вещество целинных и освоенных почв. — М.: Наука, 1972.-С. 7-29.
55. Кудеяров В.Н. Выделение углекислого газа почвенным покровом России/Природа. 1994. -№7.-С. 37-43.
56. Кулаковская Т.Н. Почвенно агрономические основы получения высоких урожаев. - Минск: Урожай, 1976. - 272с.
57. Кулижский С.П. Рациональное землепользование степной зоны юга Средней Сибири./Под ред. Таизыбаева М.Г. Томск: ТГУ, 2002. - 48с.
58. Куминова A.B. Основные итоги изучения растительного покрова правобережья Енисея/Растительность правобережья Енисея. Новосибирск, 1971.-С.З-20.
59. Куминова A.B. Природные сенокосы и пастбища Хакасской автономной области. Новосибирск: Наука, 1974. - 298с.
60. Куминова A.B. Растительный покров Хакасии. Новосибирск: Наука, 1976.-421с.
61. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. Оценка потоков диоксида углерода из почв таёжной зоны России/Почвоведение. 1998. - №9. - С. 1058 -1070.
62. Кызласов JI.P. История Южной Сибири в средние века. М., 1984. -186с.
63. Кызласов JI.P. Древнейшая Хакасия. — М.: Изд-во МГУ, 1986. 295с.
64. Кызласов JI.P. Очерки по истории Сибири и Центральной Азии. — Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 1992. 224с.
65. Кызласов J1.P. Земля Сибирская/Страницы истории и современность. Абакан - М., 1994. - Вып. 1. - 93с.
66. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебн. пособие для биол. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1990 - 352с.
67. Лапа В.В., Ивахненко H.H., Лимантова Е.М. Изменение плодородия дерново подзолистых почв при систематическом применении удобрений / Почвоведение. - 2000. - №3. - С. 329 - 340.
68. Ларионова A.A., Розанова Л.I I., Евдокимов И.В., Ермолаев A.M. Баланс углерода в естественных и антропогенных экосистемах лесостепи / Почвоведение. 2002. - №2. - С. 177 - 185.
69. Лекции по сельскохозяйственной метеорологии / Под ред. М.С. Кулика, В.В. Синельщикова. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1966, - С. 273-291.
70. Лесные экосистемы Енисейского меридиана / Ф.И. Плешиков, Е.А. Ваганов, Э.Ф. Ведрова и др. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2002. — 356 с.
71. Лиханова Б.Н., Хаустова М.Н. Физико географические различия Красноярского края // Природные условия Красноярского края. - М.: Изд-во АН СССР, 1961.-С. 24-52.
72. Лучицкий И.В. Вулканизм и тектоника девонских впадин Минусинского межгорного прогиба. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 276с.
73. Лыков А.М. Гумус и плодородие почвы. М.: Моск. рабочий, 1985. -192с.
74. Лысанова Г.И. Агролапдшафтные исследования геосистем Минусинской котловины/География и природные ресурсы. 2001. - №2. -С. 90-98.
75. Мальцева Т.В., Макунина II.И. Луговая растительность Алтае — Саянской горной области/Сиб. экол. журнал. 2002. - Т.9. - №5. - С. 625 -631.
76. Михайлов Н.И. Горы Южной Сибири. — М., 1961. —238с.
77. Михайлова О.В. Использование статистических массивов для построения типичных гумусовых профилей лесостепи Средней Сибири. — Автореф. Дисс. . на соиск. учён, степени канд. биолог, паук. Красноярск, 2000.-23с.
78. Моссаковский A.A. Тектоническое развитие Минусинских впадин и их горное обрамление в докембрии и палеозое. М.: Госгеолтехиздат, 1963. -214с.
79. Мухортова Л.В. Запас и трансформация органического вещества почвы под лесными культурами. Автореф. Дисс. . на соиск. учён. Степени канд. биолог. Наук. - Красноярск, 2001.-21 с.
80. Мухортова Л.В. Баланс углерода в почвеипом блоке формирующихся лесных экосистем / Материалы конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель». Томск, 2002. - Т.1. - С. 168 - 170.
81. Намзалов Б.Б. Степи Южной Сибири. — Новосибирск; Улан-Удэ, 1994. -309 с.
82. Никитишин В.И. Плодородие почвы и устойчивость функционирования агроэкосистемы. М.: Наука, 2002. — 258с.
83. Никольская Л.А. Хакасия / Экономико геграфический очерк. -Красноярск, 1968.-243с.
84. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. - Т.2. - 465с.
85. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. -М.: Изд-во Моск. уп та, 1990. - 325с.
86. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. -М.: Изд-во Моск. ун та, 1990. - 325с.
87. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации /Почвоведение. 1995. - №1. — С. 21 - 32.
88. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Реальные и кажущиеся потери органического вещества почвами Российской Федерации // Почвоведение. 1996. - №2. - С. 197 - 207.
89. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Устойчивость органических соединений почвы и эмиссия парниковых газов в атмосферу // Почвоведение. — 1998. -№7.-С. 783-793.
90. Орлов Д.С. Органическое вещество почв России / Почвоведение. -1998.-№9.-С. 1049- 1057.
91. Орлов Д.С. Проблемы химии почв // Почвоведение. № 2. - 1999. - с. 54-62.
92. Орловский II.В. Исследования почв Сибири и Казахстана. -Новосибирск: Наука, 1979. 327с.
93. Отчёт Хакасского гидрометцентра по контролю и мониторингу окружающей среды. Абакан: Архив, Т.9,10,11.
94. Павлова Г.Г. Суходольные луга юга Средней Сибири. Новосибирск: Наука, 1980.-216с.
95. Першина М.Н., Авдеева JI.A. Биологический круговорот зольных элементов и азота в подзоне южных чернозёмов. — Изв. ТСХЛ, 1971, №6. С. 112-118.
96. Пешкова Г.А. Флорогенстичсский анализ степной флоры гор Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 2001. - 192с.
97. Положий A.B., Гурссва И.И. и др. Флора островных Приеииссйских степей. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - 156 с.
98. Помазкина JI.B., Лубиипа Е.В., Лесных Н.П. Эмиссия СОг из разных типов лесостепи Прибайкалья /'Почвоведение. 1998. - №7. - С. 876 - 883.
99. Помазкина Л.В., Лубнина Е.В., Репина О.В. Мониторинг эмиссии СО2 из почв в агроэкосистсмах лесостепи Прибайкалья / Сиб. экол. журнал. -2002. № 1. - Т.9. - С. 105-111.
100. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е., Коренев Г.В. и др. Растениеводство /Под ред. Г.С.Посыпанова. М.: Колос, 1997. - 448с.
101. Прокопьев С.П. Природа Хакасии. Абакан: Хакасское кн. изд-во, 1993.-206 с.
102. Рсвердатто В.В. Некоторые замечания об «островных» степях Сибири/ Сов. бот., 1947. Т. 15. - №6. - С. 364 - 365.
103. Рсвердатто В.В. Луговые степи Хакасии/Изв. Том. отд. Всесоюзн. об-ва, 1954а. Т.4. - С. 3 - 8.
104. Ревердатто В.В. Степи Хакасии/Изв. Всесоюзн. геогр. об-ва, 19546. -Т.86. №3. - С. 229 - 365.
105. Реймерс Н.Ф. Популярный биологический словарь. М.: Наука, 1990. -544с.
106. Родин Л.Е., Базилсвич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. — М.; Л.: Наука, 1965.-253с.
107. Родин JI.Е., Базилевич H.H. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М.: Наука, 1965. - 254с.
108. Рудский В.В., Лысенкова З.В., Кротова Т.П., Праздникова H.H., Тарасова О.С. Экономическая география и регионалистика. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2001. - 196с.
109. Савостьянов В.К. Опустынивание на юге Средней Сибири: развитие, борьба с ним, неотложные задачи/Аграрная наука Хакасии: проблемы, пути их решения, перспективы. Сб. науч. тр. РАСХН Сиб. отд-ние, НИИАПХ. -Абакан, 2003.-С. 12-16.
110. Самойлова Е.М. , Сизов А.И., Яковенко В.И. Органическое вещество почв чернозёмной зоны. Киев: Наук, думка, 1990. - 130с
111. Семёнов В.А. Зависимость урожайности культурных растений от содержания гумуса в почве / Сб. докл. Мсждунар. симпозиума «Гумус и растение». Прага, 1983. - Т. 1. - С. 395 - 399.
112. Сенников В.А., Следнёв А.П. Агроклиматические ресурсы юго -востока Западной Сибири и продуктивность зерновых культур. -Новосибирск, 1972.- 148с.
113. Сергеев Г.М., Резникова A.B. Агроклиматические ресурсы. Проблемы производственной оценки и прогнозирования оптимизации использования У Географические проблемы освоения бассейна Верхнего Енисся. Иркутск, 1974.-293 с.
114. Середина В.П., Кулижский С.П., Афанасьева H.H. Агрогенпая трансформация черноземов Койбальской степи (Хакасия)// Почвоведение. -2003.-№2.-С. 220-228.
115. Сиротенко О.Д., Шевцова JI.K., Володарская И.В. Моделирование влияния климатических и агротехнических факторов на динамику органического углерода пахотных почв/Почвоведение. — 2002. №10. — С. 1251 - 1258.
116. Снытко В.Л., Нефедьева Л.Г., Дубынина С.С. Травяные биогеоценозы Назаровской котловины и влияние техногенеза на их продуктивность / Продуктивность сенокосов и пастбищ. Новосибирск: Наука, 1986. - С. 48 -52.
117. Снытко В.Л., Нефедьева Л.Г., Дубынина С.С. Травяные экосистемы Назаровской впадины, Красноярский / Биологическая продуктивность травяных экосистем. Новосибирск: Наука, 1988. - С. 88 - 98.
118. Сочава В.Б., Тимофеева Д.Л. Физико географические области Северной Азии/Докл. ин - та гсогр. Сибири и Д. Востока. - Иркутск, 1968. -Вып. 19.-С. 3-19.
119. Справочник но климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - Вып. 21, ч. 3. - 354с.
120. Сунчугашев Я.И. Памятники орошаемого земледелия в древней Хакасии. Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. ун-та, 1989. - 104с.
121. Танзыбаев М.Г. Современное состояние земельных ресурсов Хакасии/ Земельные ресурсы Сибири. Новосибирск: Наука СО АН СССР, 1974. - С. 52-57.
122. Танзыбаев М.Г. Почвы Хакасии. Новосибирск: Наука, 1993. - 254с.
123. Танзыбаев М.Г., Каллас Е.В. Особенности почвенного покрова степной зоны Хакасии, 1996. С. 64 - 68.
124. Титлянова A.A., Тихомирова H.A. Трансформация элементарного химического состава растительного материала в системе зелёная фитомасса — ветошь подстилка. - Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1975. - №15, Сер. биол. наук, вып.З. - С. 98 - 106.
125. Титлянова A.A. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах. Новосибирск: Наука, 1977.— 219с.
126. Титлянова A.A., Тихомирова H.A., Шатохина Н.Г. Продукционный процесс в агроценозах. Новосибирск: Наука, 1982. - 224с.
127. Титлянова A.A., Афанасьева H.A., Наумова Н.П. и др. Сукцессии и биологический круговорот. Новосибирск: ВО Наука, сиб. издат. форма,1993.
128. Титлянова A.A. Биологический круговорот углерода в степях — временный аепект/Сиб. экол. журнал. 1994. - №5. — Т.1. — С. 417 - 429.
129. Титлянова A.A., Косых Н.П., Миронычева Токарева Н.П. Корни, как компонент биоты почв Сибири в травяных экосистемах / Почвоведение.1994. -№12. -С. 43-50.
130. Титлянова A.A., Наумов A.B. Потери углерода из почв Западной Сибири при сельскохозяйственном использовании/Почвоведение. 1995. -№11. -С. 1357- 1362.
131. Титлянова A.A., Косых Н.П. Изменение продуктивности ландшафтов Западной Сибири в связи с различным использованием земель (на примере 11овосибирской области)/Сиб. экол. журнал. 1997. - №4. - С. 347 - 354.
132. Титлянова A.A., Булавко Г.И., Кудряшова С.Я., Наумов A.B., Смирнов В.В., Таиасиснко A.A. Запасы и потери органического углерода в почвах Сибири/Почвоведеиие. 1998. - №1. - С. 51-59.
133. Титлянова A.A., Кудряшова С.Я., Якутии М.В., Булавко Г.И., Миронычева Токарева Н.П. Запасы лабильного углерода в экосистемах Западной Сибири/Почвоведение. - 1999. - №3. - С. 332 - 341.
134. Титлянова A.A., Косых Н.П. Изменение биологического круговорота углерода в ландшафтах Западной Сибири в связи с различным использованием земель/География и природные ресурсы. 1999. - №3. — С. 66 - 76.
135. Титлянова A.A. Освоение лесостепной и степной зон Западной Сибири увеличило эмиссию углерода/Степной бюллетень. 2000. - №8. - С. 35 - 37.
136. Титлянова A.A., Чупрова B.B. Изменение круговорота углерода в связи с различным использованием земель (на примере Красноярского края) / Почвоведение 2003. - №2. - С. 211 - 220.
137. Тейт Р. Органическое вещество почвы: биологические и экономические аспекты: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. - 400с.
138. Тюрин И.В. Органическое вещество почв. М.-Л.: Сельхозгиз, 1937. -237 с.
139. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. -М.: Наука, 1965.-320с.
140. Утехин В.Д. Биота основных геосистем центральной лесостепи. М.: ИГАН СССР, 1975. - С. 7 - 12.
141. Физико географическое районирование СССР / Под ред. H.A. Гвоздецкого. - М., 1968. - 576 с.
142. Фокип А.Д. О роли органического вещества почв в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем / Почвоведение, 1994. № 4. -С. 40-45.
143. Хакимзянова Ф.И. Сукцессия восстановления в настоящей степи Хакасии / Биологическая продуктивность травяных экосистем. -Новосибирск: Наука, Сиб. отд-нис, 1988. С. 42 - 49.
144. Хаустова М.Н. Природа Минусинской котловины. М., 1968. - 260с.
145. Чебочаков Е.Я. Совершенствование почвозащитного земледелия в Хакасии / Аграрная наука в Хакасии: проблемы, пути их решения, перспективы. Сб. науч. тр. РАСХН Сиб. отд-ние, НИИАПХ. Абакан, 2003. -С. 30-33.
146. Черепнин Л.М. Растительный покров Южной части Красноярского края и задачи его изучения/Уч. зас. Краснояр. гос.пед. ин та, 1956. — Т.5. -С. 3 - 41.
147. Черепнин Л.М. Растительность Красноярского края / Природные условия Красноярского края. М., 1961. - С. 160 - 187.
148. Черников В.А., Алексахин P.M., Голубов A.B. и др. Агроэкология/Под ред. В.Л.Черникова, Л.И.Чехереса. М.: Колос, 2000. - 536с.
149. Чирков Ю.И. Основы агрометеорологии. J1.: Гидрометеоиздат, 1982. - 248с.
150. Чочиа Н.Г. Тектоническое строение и история геологического развития Минусинских впадин. Лвтореф. Дисс. .на соиск. учён, степени канд. геол. Паук. - М., 1958.-30с.
151. Чупрова В.В. Углерод и азот в агроэкосистемах Средней Сибири. -Красноярск: Краснояр. гос. ун-т, 1997а.- 166 с.
152. Чупрова В.В. Баланс углерода в агроэкосистемах Средней Сибири / Сиб. экол. журнал. 19976. - №4. - С. 355 - 361.
153. Чупрова В.В. Поступление и разложение растительных остатков в агроценозах Средней Сибири/Почвоведение. 2001. -№2. - С.204 - 214.
154. Чупрова В.В. Биологическая продуктивность современных агроцепозов Красноярского края/Материалы конференции «Роль минерально-сырьевой базы Сибири в устойчивом функционировании плодородия почв». — Красноярск, 2001. С. 50 - 56.
155. Чупрова В.В., Донская О.Л., Николаева З.Н. Оценка биологической продуктивности современных агроценозов Хакасии / Вестник КрасГАУ. — Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. аграр. ун-та. 2003. - Вып.2. - С. 84 — 90.
156. Чупрова В.В., Люкшина И.В., Белоусов A.A., Швабенланд И.С. Запасы и динамика лсгкоминсрализусмой фракции органического вещества в почвах Средней Сибири // Вестник КрасГАУ. Вып.3.,2003. С. 65 - 74.
157. Шагжиев К.Ш., Ральдин Б.Б., Раднаев Б.Л. и др. Бурятия: природные ресурсы. Улан - Удэ: Изд-во Бурятского гос. ун-та, 1997. - 280с.
158. Шарков H.H., Бреус И.П., Данилова A.A. Роль легкоминерализусмого органического вещества в стабилизации запасов углерода в пахотных почвах //Сив. экол. журнал. 1997. - №4. - С. 363 - 368.
159. Шатохина Н.Г. Луговые степи и остепнённыс луга Западной Сибири/ Биологическая продуктивность травяных экосистем. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-нис, 1988. -С. 16- 88.
160. Швабенланд И.С. Запас лабильного органического вещества в почвах Хакасии / Материалы конференции «Геоэкологические проблемы почвоведения и оценка земель». Томск, 2002. - Т. 1. - С. 210 - 211.
161. Швабенланд И.С. Запас и динамика легкоминерализусмого органического вещества в почвах Хакасии. Дисс. на соиск. учён. степ. канд. биол. наук. Абакан, 2002. - 166 с.
162. Шскшеев А.П. Земельные отношения и судьбы Хакасии: попытка ещё одного прочтения. Хакасия в XX веке: хозяйственное и социальное развитие. -Абакан, 1995.-82с.
163. Шпедт A.A. Зависимость урожая яровой пшеницы от содержания в почве гумусовых веществ // Агрохимия. 1997. - № 3. - С. 13-16.
164. Шугалсй Л.С., Чупрова В.В. Запас углерода в блоках естественных и антропогенно нарушенных лесных экосистем и его баланс // Сибирский экологический журнал, 2003. - № 5. - С. 545 - 555.
165. Шульгин A.M. Агрометеорология и агроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 191с.
166. Щербакова Е.М. Рельеф Минусинской впадины / Тр. Южно — Енисейской компл. экспедиции. М.: Изд-во АН СССР, 1954. - Вып. 3.
167. Эдельштейн Я.С. Геоморфологический очерк Минусинского края//Тр. Ин-та физ геграфии АН СССР М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1936. - Вып. 22. -№3. - 84с.
168. Эколого экономические проблемы России и сё регионов // Под ред. В.Г. Глушковой, А.Т. Шевченко. Учебн. пособ. для студентов экономических вузов. - М.: Изд-во Московский лицей, 2002. - 286с.
169. Яворский О.В. Мелиорация в Хакасии. Красноярск, 1968. - 78с.
170. Ямских Г.Ю. Растительность и климат голоцена Минусинской котловины: Монография. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1995. - 180с.
171. Buringh P. Organic carbon in the Soils of the World//The role of terrestrial vegetation in the global carbon cycle: measurement by remote sensing/Woodwcll G. (ed). SCOPE 23. N.Y.: Wiley, 1984. P. 91 109.
172. Stevenson F. J. 1982. Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reactions. Wiley. N. Y.
173. Schlesinger W.H. Soil organic matter: a source of atmospheric СОг//ТЬе role of terrestial vegetation in the global carbon cycle: measurement by remote sensing/Woodwell G. (ed). SCOPE 23. N. Y.: Wiley, 1984. P.l 11 123.
174. Houghton R.A., Hackler J.L. Changes in terrestrial carbon storage in the United States // The roles of agriculture and forestry. Global Ecology and biogeography, 2000. V.9.P. 125 144.
175. Schnitzer M., Khan S.U. Soil organic matter. Amsterdam: Elsevier, 1978.74
-
Донская, Ольга Леонидовна
-
кандидата биологических наук
-
Красноярск, 2004
-
ВАК 03.00.27
- Агроклиматический мониторинг Южно-Минусинской котловины
- Продукционно-деструкционные процессы в залежных экосистемах Койбальской степи Минусинской котловины
- Гумусное состояние почв и продуктивность агроценозов Тувы
- Запас и динамика легкоминерализуемого органического вещества в почвах Хакасии
- Запасы азота в черноземах и каштановых почвах и его основные потоки в агроценозах Минусинской котловины
