CC BY
17
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2016, том 22, №2 (67), с. 5-15.
————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ —==———
УДК 631.48
О РАЗНООБРАЗИИ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ И ИХ РОЛИ В СОЗДАНИИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
© 2016 г. З.Г. Залибеков, А.Б. Биарсланов
Институт геологии Дагестанского научного центра РАН, Дагестанский Государственный Университет Россия, 367000 г. Махачкала, ул. Ярагского, д. 75. E-mail: [email protected] Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН Россия, 367000 г. Махачкала, ул. Гаджиева, д. 45 E-mail: [email protected]
Поступила 14.07.2015
Показана целесообразность использования картографического метода оценки почвенных ресурсов по площадям с дополнением разнообразия ресурсов: продукционных, энергетических, информационных. Исследована генетическая природа важной категории разнообразия - продукционного ресурса. Установлены соотношения величин годового прироста, опада растений и переводимой части общей биомассы в продовольствие; пороговая концентрация элементов питания и конкурентные отношения в их потреблении выступают в качестве факторов мобилизации неиспользуемых ресурсов. Ключевые слова: почвенные ресурсы, прирост, годовой опад растений, пороговая концентрация, конкурентные отношения, продукционное разнообразие, категории, дифференциация.
По общепринятой концепции почвообразования, почвенные ресурсы определяются, преимущественно картографическими, пространственными (площадями типов почв и нижеследующих единиц с определенным ареалом их распространения), параметрами. В общую площадь разновидностей почв включается территория занятая ее ареалом, находящейся в естественно-исторических условиях развития. Производимые пищевые, кормовые, сырьевые ресурсы создаются в качестве компонентов общей биомассы, синтезируемой под влиянием большого разнообразия факторов почвообразования (Добровольский, 1996; Добровольский и др., 2000). Кроме ресурсов картографического пространственного содержания, почвенный покров включает биопродукционные, энергетические, информационные и другие, выполняющие определенную роль в создании общей биомассы и получаемых из нее продовольственных продуктов. Наиболее важное значение имеют биопродукционные ресурсы, являющиеся результатом фотосинтетической деятельности растений и связанных с нею процессов. Учитывая эти особенности, проведены исследования по динамике накопления общей биомассы растительных сообществ, как ресурса определяющего потенциал генетических разностей почв и почвоподобных тел (Ковда, 1985; Залибеков, 2013).
Объект и методы исследования
Источники ресурсов продукционных процессов, связанных со свойствами почв и факторами почвообразования рассматриваются как элементы, потребляемые растительными сообществами для увеличения скорости и количества накапливаемой биомассы. Определение степени поступления элемента и динамики изменения отдельных генетических разностей почв дают возможность оценить разнообразие категорий потенциала способных изменить величину общей биомассы. Показатели биомассы растений и их сообществ оцениваются сравнением величин потребляемых питательных элементов почв способных изменить скорость и потенциал биопродукционного процесса. Выявление скоростей накопления биомассы отдельных видов растений и сообществ при разных соотношениях
элементов питания позволило дифференцировать их конкурентоспособность по отношению потребляемых элементов и накопления биомассы.
Исследования проведены в Терско-Кумской низменности, где почвообразование протекает в условиях полупустынного климатического режима. Объектом явились типы, подтипы почв, отличающиеся по содержанию элементов минерального питания (ЭМП) и величиной синтезируемой биомассы. Диагностические показатели определены в рамке установленных классификационных единиц почв, используемых в качестве пастбищных угодий. Почвенные разности соответствуют порядку расположения выделов общепринятой легенды Почвенной карты РСФСР 1:2500000 (Фридланд, 1988). Разработанные принципы определения разнообразия биопродукционных ресурсов почвенного покрова использованы при их дифференциации на уровне географических единиц (табл. 1).
Таблица 1. Дифференциация разнообразия ресурсов почвенного покрова. Table 1. Differention of soil cover resoures diversity.
Уровень дифференциации Ресурсы Факторы дифференциации Показатели изменений
картографические площадные, га биопродукционные, ц/га
Зональный Стабильное Стабильные Климатические Направление почвообразования
Региональный Условно стабильное Условно стабильные Геоклиматические Аккумуляция гумуса и ЭМП
Локальный Не управляемые Не стабильные управляемые Элементы рельефа Засоление солонцеватость эрозия
Антропогенный Не стабильные Периодически функционирующие Производственно-технические Смена отраслей сельского хозяйства
Наряду с пространственными (площадными) характеристиками рассматривается категория биопродукционных ресурсов, созданная ускорением повышения величины синтезируемой биомассы растений при сохранении величин ареалов разновидностей почв. Трудности заключаются в том, что для определения годового прироста зеленой массы и годового опада по конкурирующим доминантам выбираются микроареалы внутри исследуемого сообщества. Площадь микроареала - 0,4-1,0 м2 количество учтенных микроареалов по каждому из доминантов составляет 8 повторностей. Полученные данные статистически обработаны и внесены в электронную базу данных. При этом раскрывается возможность для оценки потенциала почв с позиций генетического почвоведения (Докучаев, 1950; Зонн, 1978) и общего объема пищевых, кормовых, сырьевых ресурсов. Дифференциация категорий биопродукционного разнообразия осуществляется в нескольких уровнях, первым из которых является зональный, где определяющим признаком является направление почвообразования. Почвенные процессы фонового уровня отличаются стабильностью площадных показателей и ведущей ролью геологических, климатических условий. Региональный уровень характеризуется стабильными показателями, формирование которых связано с геоморфологией территории (Солдатов, 1956; Мирзоев, 1963). При переходе к локальному уровню площадный показатель определяется постоянной величиной, где дифференциация ресурсов связана с элементами рельефа и высотной организацией территории.
Увеличение продукционных ресурсов на локальном уровне обуславливается подавленностью процессов засоления, солонцеватости и эрозии. Антропогенный уровень дифференциации отличается изменчивостью размера площадей (террасы, освоение,
орошение) и периодичностью функционирования. Отличия рассматриваемого уровня обусловлена факторами производственно-технического направления и чередованием культур в отраслях сельского и лесного хозяйства (Залибеков и др., 2007; Биарсланов, 2013).
Антропогенный уровень дифференциации ресурсов почв отличается многогранностью, оригинальностью, где рассматриваемые вопросы имеют фундаментальное и прикладное значение. Категория антропогенного разнообразия ресурсов характеризуется широким географическим распространением и увеличением информации об освоенных, трансформированных почв. На отдельных участках увеличивается получаемая биопродукция с единицы площади, свидетельствуя о наличии биопродукционных ресурсов в освоенных почвах и почвоподобных образованиях. Рост продуктивности освоенных почв в земледелии и интенсификация антропогенного воздействия на природную среду дают возможность мобилизовать неиспользуемых (или недостаточно используемых) ресурсов почв и растений. В основу антропогенной дифференциации биопродуктивных ресурсов приняты объективно существующие закономерности формирования особых вариантов почв под влиянием агротехники, орошения плантажирования, террасирования и др. Специфика новых процессов и направлений в почвообразовании привела к формированию режимов и свойств (увеличение доступных форм ЭМП, созданию аэрации избыточно-увлажненных почв, расоление, проведение дренажа и промывок). С накоплением фактического материала основная концепция о зависимости потенциала почвенных ресурсов от картографических параметров (площадей) уступает место концепции, посвященной разнообразию воздействующих мероприятий, оказывающих позитивное влияние на фотосинтетическую способность растений о создании электронной базы данных и ГИС технологий дали возможность по новому осветить роль антропогенного фактора в формировании биопродукционных ресурсов. Новизна заключается в том, что антропогенная дифференциация, как многофункциональная система обладает ресурсом биопродукционного почвообразования. Отличия этой категории сводятся к уменьшению степени влияния пространственных ограничивающих факторов, выявлению неиспользуемых ресурсов в естественных условиях. Обладая возобновимостью биопродукционный ресурс характеризуется величиной общей биомассы, являющейся сырьевой базой производства продовольственных товаров.
Результаты и обсуждение
Почвенные ресурсы характеризуются большим разнообразием и объединяются условно в категории по признакам, характеризующим их принципиальные отличия (табл. 2). Категория пространственных ресурсов - площадей по типам, подтипам почв и нижеследующих единиц широко используются в научных исследованиях и практической работе, представляя фундаментальную основу картографии почв.
Таблица 2. Категории разнообразия почвенных ресурсов. Table 2. Diversity categories of soil resources.
Категории ресурсов Единицы измерения Основные параметры Отличительные признаки
Картографические, пространственные 2 м , га площади генетических разностей почв повсеместное распространение
Биопродукционные ц/га, кормовые единицы биомасса растений урожайность культур состав и свойства почв по горизонтам
Энергетические ккал органическая часть почвы гумусовая оболочка земли
Информационные электронная база данных состав и свойства почв, морфологические признаки стабильные, устойчивые
Геологические породы разного возраста функционирование, геологические отрезки времени
Выделенные категории разнообразия почвенных ресурсов базируются на результатах исследований по фундаментальным направлениям почвоведения и смежных наук. В дальнейшем по мере накопления материалов предполагается выявление новых категорий, отражающие изменения, происходящие в свойствах почв под влиянием климатических, биологических, геологических, антропогенных факторов. В современных условиях важное значение имеет изучение категории биопродукционных ресурсов, являющихся необходимым условием создания продовольственной безопасности страны.
Растительный организм обладает важным свойством изменять величину накапливаемой биомассы на единицу площади независимо от размера территорий занимаемых ареалов. Отсутствие факторов ограничения накопления биомассы и ее связь с плодородием почв выдвигает рассматриваемую категорию ресурсов в качестве стратегии фундаментальных исследований по проблеме биологической продуктивности почв. Фракции общей биологической массы, элементы питания и распределение их сохраняя доступность обеспечивает транспорт ЭМП от лучше обеспеченных сегментов к хуже обеспеченным, мигрируясь в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Использование ресурсов ЭМП растениями выступает в качестве особого, недостаточно изученного процесса, происходящего в почвенной среде. Из этого вытекает, что, использование биопродукционных ресурсов позволяет разработать мероприятия, способствующие увеличению получаемой продукции, обеспечивая сохранность контуров и площадей почв в своих геометрических очертаниях. Стабильное сохранение площадей и геометрических очертаний почвенных контуров определяют приоритетное значение проблем, связанных с использованием категории разнообразия биопродукционных ресурсов. Продукционное разнообразие ресурсов и неограниченные возможности их увеличения в пределах ареала одной и той же генетической разности выступают в качестве природного потенциала, способствующего функционированию существующих площадей почв и получению с них продукции, представляющей основу развития пищевой промышленности и продовольственного рынка.
Важное значение имеет изучение потенциала категории биопродукционных ресурсов, происхождение которых связано со свойствами почв и геологических пород, способствующих увеличению синтезируемой биомассы живыми организмами (Вернадский, 1992). Категория геологического разнообразия биопродукционных ресурсов формируется под влиянием минералогического, гранулометрического и химического составов почвообразующих и подстилающих пород. Влияние минералогического состава проявляется изменением генетических свойств и направлений почвообразования. В первую очередь отмечается переход первичных минералов в тонкодисперсные вторичные, отличающиеся максимальными пределами их дробления, создавая рыхлую благоприятную среду для гумусообразования и поселения живых организмов. Почвообразующие породы, состоящие из частиц разного размера оказывают влияние и способствуют изменению свойств почв направленных на создание профильной организации почвенного профиля. Из происходящих изменений в направлении формирования геологической категории биопродукционных ресурсов следует отметить улучшение водопроницаемости, дренирующего влияния, плотности сложения и содержания тонкодисперсных частиц. Геологические породы, как почвообразователи, подвергаются воздействию природных и антропогенных факторов, принимая непосредственное участие в образовании общего ресурсоведческого потенциала почв. Из факторов, связанных с созданием биопродукционных ресурсов преимущественным развитием характеризуется биологический потенциал, создаваемый физико-химическими свойствами: потенциальные, энергетические, информационные. Изучение их параметров и данных по разнообразию ресурсов находится на начальном этапе развития и требует дополнительных исследований. Перечень категорий почвенных ресурсов охватывает их разнообразие, распространенность в аридных регионах нашей страны. В данной работе
приводятся результаты исследований по категории - биопродукционных ресурсов, генетическая природа которых остается до настоящего времени недостаточно изученной.
Биопродукционные ресурсы отличаются возобновимостью во-времени и отсутствием ограничений в освоении резервов включая продовольственную составляющую в составе биологической продукции. В качестве основного критерия формирования продукционного ресурса согласно модели Д. Тильмана (Tilman, 1982) принята пороговая концентрация элемента, как минимальная величина функционирующих сообществ растений со скоростью прироста зеленой массы равной скорости отмирания в виде ветоши и опада.
При определении продукционных ресурсов почв важное значение имеет выявление пороговой концентрации элементов минерального питания азота и фосфора. Трудности заключаются в том, что пороговая концентрация для сообщества растений выявляется для группы в целом, где условия существования разных видов ограничены в разной степени. В гетерогенной среде выдерживает конкуренцию вид, у которого пороговая концентрация выше сравниваемых видов.
Показатели продукционных ресурсов светло-каштановой почвы (площадью 234 тыс. га) представляют основу расчета исходных данных на всей занимаемой ими площади в южных регионах России. Как среда конкуренции за 2-х элементов (азота-фосфора) между растительными организмами сообщества допустимая величина характеризуется концентрацией: гидролизуемого азота - 6.0 мг/100 г., подвижного фосфора - 4.3 мг/100 г. почвы. Доминирующие виды растений: полынь таврическая (Artemisia tauriaca Т.), костер кровельный Bromus squarosus L. При уменьшении концентрации подвижного фосфора до 3.2 мг/100 г. на той же разновидности светло-каштановой почвы костер однолетний уступает лидирующее положение мятлику луковичному Poa bulbosa L. Тип растительного сообщества характерного светло-каштановой почве сохраняется (табл. 3). В отдельной группе видов сообщества полынь таврическая и костер однолетний различаются в потреблении 2-х ресурсов и имеют разные отношения в области лимитирования. Каждый вид выбирает микрозону, где он наиболее конкурентоспособен (Grime, 2001). Степень и характер поступления азотных и фософорных соединений в корнеобитаемом слое почв соответствуют дозировке физиологических потребностей каждого вида растений. Потребление N, P осуществляется в пределах содержания: для полыни таврической по слоям 0-10 см - 6.0 мг/100 г., 20-30 см - 2.2 мг/100 г почвы. В обоих случаях ЭМП содержится в оптимуме, а для костра однолетнего во втором случае - в пределах пороговой концентрации. Для лугово-каштановой карбонатной легкосуглинистой почвы под злаково-разнотравной растительностью содержание ЭМП несколько увеличивается, тогда как, различия в величине годового прироста и годового опада уменьшаются. Оптимальное содержание ЭМП характерно для пырея ползучего, где годовой прирост и опад составляет соответственно -12.8, 10.0 ц/га. Из 2-х незаменимых элементов (N, P) заметные изменения показывают величина подвижного фосфора в слое 0-10 см - 3.1-4.2 мг/100 г. почвы.
Для определения ресурсов, способствующих увеличению фитомассы растений произведены расчеты по усвоению растениями азота и его соединений. По работам Е.И. Ратнера, С.Ф. Ухина (1963) в основе питания растений азотом лежит использование минеральных форм, из которых растение само создает в корнях нужные ему аминокислоты из опада (надземного, подземного) в нужных пропорциях. Эффективность аминокислот, как источника азота для сообщества растений определяется возможностью дезаминирования в корнях и последующим преобразованием разных форм аминокислот (Кретович, 1972). Масштабы этих процессов определяются количеством опада связанного с извлечением ресурсов азота по типам почв. В зависимости от плодородия почв изменяется величина годового прироста зеленой массы и годового опада растений. Поступление ресурсов азотных соединений усвояемых полынью таврической и костром однолетним различаются в небольших пределах, указывая на одинаковое количество усваиваемых форм азота
(аминокислот). Доступное соотношение форм азота в результате дезаминирования в корнях и последующее вовлечение их в синтезе органического вещества у различных видов растений остается без существенных изменений.
Относительно форм фосфорного питания следует указать об усилении конкуренции между доминантами, где ведущая роль принадлежит полыни таврической. Заметные изменения в конкурентных отношениях за ресурсы фосфора и его соединений выявлены в лугово-каштановой карбонатной легкосуглинистой почве, под сообществом злаково-разнотравной растительностью.
Таблица 3. Показатели, определяющие биопродукционные ресурсы почв Терско-Кумской низменности. Table 3. Indices defining bioproductioning soil resources of the Tersko-Kumskaya lowland.
Почва Растительность и Надземная Азот Фосфор Усредненное
доминанты фитомасса, мг - 100 г. почвы количество
ц/га 0- 20- 0- 20- видов
10 30 10 30
Пр Оп см
Светло-каштановая эфемерово- 19
слабо-солонцеватая полынная
средне-суглинистая полынь
таврическая 1у 11.7 8.1 4.9 2.4 2.0 1.8
2у 10.8 8.0 5.0 2.0 4.1 1.6
3у 9.9 7.5 4.9 1.8 3.7 1.0
костер
однолетний
1у 4.9 3.8 4.5 2.0 3.5 1.1
2у 5.0 4.7 3.8 2.1 4.7 1.8
3у 5.0 4.6 4.1 1.5 3.9 0.9
Лугово-каштановая Злаково- 8
карбонатная легко- разнотравная
суглинистая кохия стелющаяся
1у 12.8 10.0 6.0 3.1 4.2 1.7
2у 13.1 11.4 5.9 2.2 2.2 0.9
3у 13.6 10.4 5.8 2.4 2.1 0.9
Пырей ползучий 1у 14.5 10.4 5.2 2.1 3.1 1.2
2у 12.3 10.7 4.7 2.3 2.9 1.8
3у 13.4 11.0 3.9 2.0 3.0 1.6
Луговая Солянково- 10
солончаковая камфоросмовая
тяжелосуглинистая солянка
древовидная 1у 4.1 3.3 3.7 0.9 3.1 0.8
2у 3.9 3.5 3.4 1.0 3.4 0.8
3у 4.0 2.3 2.9 2.7 2.4 0.7
камфорсма Лессинга
1у 3.0 3.1 2.1 0.8 2.8 0.9
2у 3.7 3.6 2.3 1.1 2.0 0.4
3у 3.9 3.0 2.5 0.9 2.3 0.5
Условные обозначения: Пр - годовой прирост зеленой массы; Оп - годовой опад;
1у - первый участок растительного сообщества; 2у - второй -//-;
3у - третий -//-.
Из доминирующих видов отмечены кохия стелющаяся Kochia prostrate L. и пырей ползучий (Agropyron repens), у которых различия в величине между Пр и Оп заметно увеличивается. Увеличение долевого участия используемых растениями минеральных форм азота за счет разложения естественного опада указывает о возрастании усваиваемых форм азотных соединений у представителей злаково-разнотравных сообществ. Этот процесс является доказательством превалирующей роли первичного усвоения растениями аминокислот путем их дезаминирования в корнях отдельных видов растений и их сообществ. Отмечается заметное увеличение годового прироста зеленой массы пырея ползучего по сравнению с кохией стелющейся. Можно полагать, что у злаковых растений потребление азота определяется легкостью дезаминирования опада с последующим превращением их в доступные для растений формы. Ресурсоведческий потенциал опада растительных остатков злаково-разнотравных сообществ значительно больше по сравнению с полынно-эфемеровой растительностью. Содержание фосфорных соединений здесь увеличивается в сообществе злаковых - пырея ползучего - 2.0-3.1 мг/100 г. почвы. В естественных условиях абсолютная величина подвижного фосфора превышает на 20-25% по сравнению с их величиной характерной почвенным условиям произрастания кохии стелющейся и разнотравья.
Годовой Пр и Оп растений и их соотношения характеризуют компоненты биологического круговорота, включая определенную часть биомассы растений и ресурсоведческого потенциала почв.
Следует отметить о синхронном уменьшении абсолютной величины годового прироста и годового опада биомассы растений в условиях развития процессов засоления и усилении грунтового увлажнения. Иллюстрация этого явления - полученные данные по луговой тяжелосуглинистой почве, где Пр=6.4, Оп=5.3 ц/га. Разрыв между величинами годового прироста и годового опада на примере солянки древовидной Salsola dendroides P. поддерживается на уровне показателей лугово-каштановой карбонатной почвы 7.2-9.0%. У камфорсмы Лессинга Camphorosma Lessinges L. отмечается уменьшение абсолютной величины этих показателей, тогда как, соотношение их и структура фракций существенных изменений не показывают. Отличительной чертой биопродукционных ресурсов, составляющих общую биомассу является зависимость их величины от содержания ЭМП и негативного воздействия процессов засоления (Асварова и др., 2013). Отдельные виды сообщества отличаются в объемах потребляемых ресурсов в ЭМП: солянка древовидная потребляет гидролизуемого азота в пределах 2.9-3.7 мг, камфоросма Лессинга 2.12.5 мг/100 г. почвы. Общее количество видов отмеченных к концу весеннего периода 2002 года составляет - 11, тогда как, в относительно богатой плодородной почве - 7 видов. Видовой состав ареала растений на засоленных почвах зависит от относительной величины и скорости поступления одного ресурса - азота гидролизуемого. Этот же ресурс становится лимитирующим в накоплении биомассы галофитов с замедленной скоростью. В условиях светло-каштановых почв для полыни таврической накопление биомассы осуществляется при относительно высоком содержании 2-х ресурсов: азота гидролизуемого и фосфора подвижного. При равном поступлении количества азота для полыни таврической и костра однолетнего образуется годовой прирост зеленой массы и опада в разных объемах сохраняя пропорциональное их соотношение (Залибеков, 2010).
У лугово-каштановой карбонатной легкосуглинистой почвы (Лк) в показателях Пр, Оп отмечается небольшое увеличение при заметном обеднении видового состава растений при содержании гидролизуемого азота по глубинам: светло-каштановые - 0-10 см - 4.9-5.0 мг; 20-30 см - 2.0-2.4 мг/100 г. почвы - 19 видов; лугово-каштановые - 0-10 см - 5.3-6.0 мг, 2030 см - 2.1-3.1 мг/100 г - 8 видов. В условиях засоления, луговой солончаковой тяжелосуглинистой почве (Лсг) зарегистрировано примерно такое же количество как в Лк - 7 видов. Однако, абсолютная величина Пр Оп заметно уменьшается. Между величиной
годового прироста и годового опада биомассы существенных изменений не отмечается. Это подтверждает уменьшение количества азота до пороговой концентрации в среде обитания солянковой растительности. Результаты эксперимента показывают зависимости видового состава растений от пороговой концентрации азота гидролизуемого - 2.1 мг/100 г. почвы. Новизна полученных результатов - установленная степень влияния процессов засоления в сглаживании различий между величинами годового прироста и годового опада. С уменьшением питательных элементов и ухудшением плодородия увеличилось количество видов более чем в 2 раза. Почвы с относительно высоким плодородием накапливают больше фитомассы с низкими показателями разнообразия видового состава травостоя. Радикальные изменения в содержании ЭМП и величинах Пр и Оп происходят в условиях засоления (хлоридно-сульфатного) и близком залегании минерализованных грунтовых вод. Уменьшение абсолютных величин годовых прироста и опада растений в луговой солончаковой тяжелосуглинистой почве связано с токсическим влиянием солей к низкой продуктивности галофитов. Доминирование их в условиях засоления не способствует обогащению видового разнообразия, что объясняется развитием конкурентной стратегии галофитов и отдельных представителей эфемеров. Подтверждается одновременная зависимость флористической насыщенности от степени и типа засоления. Галофитная гетерогенность способствует сосуществованию видов разной экологии, что иллюстрируется сообществами почвенных комплексов приморской полосы региона. Следует указать о том, что есть и другие факторы, оказывающие влияние на разнообразие (увлажнение, плотность сложения горизонтов, пастбищные нагрузки), но в данном случае ведущим фактором является галофитная гетерогенность почв.
Выявленные процессы показывают, что биопотенциал отдельных типов почв и чувствительность сообществ зависят от динамики ЭМП. Светло-каштановая почва с пиком видового разнообразия синтезирует продукцию значительно меньше по сравнению с лугово-каштановой почвой это свидетельствует о наличии недостаточно используемых ресурсов ЭМП. Значительным превышением биомассы со стабильным видовым разнообразием в ареале лугово-каштановой карбонатной почвы выделяются доминирующие виды с конкурентными взаимоотношениями: полынь таврическая в качестве лучшего конкурента за азот, камфоросма Лессинга - фосфор.
Скоординированность 19 видов растений в ареале светло-каштановой почвы показывает широкий диапазон вариаций ЭМП и скорости мобилизации не усвоенных их ресурсов. Другая особенность - уменьшение в лугово-каштановой почве, как результат разрастания конкурентных отношений кохии стелющейся и пырея удлиненного Agropyron elebentum L. Установленная зависимость накопления биомассы и флористической насыщенности от содержания N, P изменяется в условиях засоления - Луговой солончаковой тяжелосуглинистой почве (Лсч). При засолении средней и сильной степени доминанты-галофиты конкурентно - исключают другие виды. С уменьшением NP в слое 0-10 см разнообразие эфемеров - мартук восточный Eremopyrum orienter L. костер пестрый Bromus varegatuse E. ячмень фиолетовый Hordeum violaceum B. увеличивается.
Развитие внедряющихся видов при засолении на 3-х уровнях накопления солей показывает сосуществование видов разной солеустойчивости, произрастающей на луговой солончаковой тяжелосуглинистой почве. Эти изменения происходят в относительно влажный весенний период, что объясняется переходом N, P в доступные формы. Динамика биопродукционных почвенных ресурсов при засолении определяется не видовым разнообразием эфемеров, а специализацией доминирующих видов по разным глубинам почвенного профиля. Общая биомасса надземных органов остается на одном уровне (3.0-4.1 ц/га) с фракцией полыни таврической и разнотравья. Ресурсоведческий потенциал лимитируется в формирующихся соотношениях токсичных солей при стабильном содержании ЭМП. Проведенные исследования по биологической продуктивности кормовых
угодий региона с применением данных по пороговой концентрации ЭМП растений позволяет обосновать значимость продукционных процессов в формировании самостоятельного вида почвенных ресурсов. Дифференциация растений по степени обеспеченности ЭМП и учет конкурентного оптимума растений являются важными условиями в разработке мероприятий по повышению продуктивности почв, являющейся основой производства продовольствия.
Выводы
Рассмотрены вопросы разнообразия почвенных ресурсов и параметры одной из основных категорий - продукционного разнообразия. Определены параметры дифференциации продукционных ресурсов и их зависимость от компонентов, составляющих биологическую продуктивность почв.
1. Ресурсы биопродукуционных процессов связаны с составом и свойствами генетических разностей почв, где отдельные свойства оказывают влияние на скорость и величину накапливаемой биомассы. Охарактеризованы отличия категории почвенных ресурсов - картографической площадной - обладающей устойчивостью географического ареала и невозобновимостью потерь в условиях увеличения отводов земель и интенсификации антропогенных воздействий;
2. Потенциал биопродукционных ресурсов определяется пороговой концентрацией ЭМП растений, как лимитирующий фактор прироста зеленой массы за вегетацию и величины годового опада. Пороговая концентрация определена для гидролизуемого азота и подвижного фосфора по основным типам почв и растительных сообществ Терско-Кумской низменности. Лугово-каштановая карбонатная почва характеризуется максимумом содержания азота и фосфора, создавая микрозоны для кохии стелющейся и пырея ползучего. При уменьшении концентрации подвижного фосфора костер однолетний сменяется мятликом луковичным, доказывая формирование новых микрозон создаваемых растениями, где они наиболее конкурентоспособны.
3. Установлено, что в основу потребления растениями азота используются минеральные формы, из которых корневая система растений создает доступные формы аминокислот используя годовой опад в нужных пропорциях. Уровень поступления ресурсов азотных соединений в питании растений на изученных типах почв сохраняется независимо от происходящих изменений в абсолютной величине годового прироста и годового опада.
4. Выявлена зависимость абсолютной величины годового прироста и опада в конкурентных взаимоотношениях за ресурсы лугово-каштановой карбонатной почве: усваиваемые формы азота увеличиваются за счет дезаминирования опада с превращением их в доступные для растений формы. Ресурсоведческий потенциал годового опада растительных остатков злаково-разнотравных сообществ значительно больше по сравнению с полынно-эфемеровой растительностью.
5. Синхронное уменьшение абсолютной величины годового прироста и опада в засоленных почвах гидроморфного режима наступает в качестве определяющего показателя, где соотношение Пр и Оп сохраняется на уровне светло-каштановой карбонатной почвы. Отличительной чертой продукционных ресурсов, составляющих общую биомассу является зависимость их величины от содержания ЭМП и токсического воздействия процессов засоления.
6. Определены объемы потребляемых ресурсов отдельных видов растений и различия в их биомассе по величине фракций травостоя, трансформирующих в пищевые ресурсы природных кормовых угодий. Параметры, потребляемых ОМП и гетерогенность почвенной среды - позволяют выделить растения с лучшими конкурентоспособными взаимоотношениями по азоту и фосфору для условий аридных земель. Категория разнообразия продукционных почвенных ресурсов и выявление неиспользуемых
возможностей конкурентоспособных растений могут быть использованы в сфере проблем,
связанных с созданием продовольственной безопасности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Асварова Т.А., Залибеков З.Г., Абдуллаева А.С. 2013. Влияние процессов опустынивания на интенсивность миграции радионуклидов в почвах Терско-Кумской низменности // Аридные экосистемы. Т. 19, №1. С. 28-35.
Биарсланов А.Б. 2013. О биологическом разнообразии основных типов почв Дагестана. Труды Института геологии ДНЦ РАН. Гидрогеология и некоторые прикладные аспекты геологии Восточного Кавказа. Вып. №62. С. 89-92.
Вернадский В.И. 1992. Об участии живого вещества в создании почв // Труды по биогеохимии и геохимии почв. М.; Наука. С. 281-301.
Добровольский Г.В. 1996. Значение почв в сохранении биологического разнообразия // Почвоведение, №6. С. 694-699.
Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. 2000. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. М.: Наука, 185 с.
Докучаев В.В. 1950. Естественноисторическая классификация русских почв // Сочинения. МЛ. Изд-во АН СССР. Т.4. С. 255-286.
Залибеков З.Г. 2010. Почвы Дагестана. М.: Наука. 244 с.
Залибеков З.Г. 2013. Значение исследования состава гумуса в создании теории поведения почв во времени в создании теории поведения почв во времени. Вестник ДГУ. Естественные науки, №6. С. 42-48.
Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Биарсланов А.Б. 2007. Опустынивание земель в Дагестане и применение ГИС-технологий по управлению почвенными ресурсами // Почвенные и растительные ресурсы южных регионов России и их управление с применением ГИС-технологий. ПИБР ДНЦ РАН. С. 19-17.
Зонн С.В. 1978. Вопросы преобразования почв Дагестана в связи с интенсификацией их освоения // Биологическая продуктивность почв дельтовых экосистем Прикаспийской низменности. Отдел биологии Даг. ФАН СССР. С. 68-74.
Ковда В.А. 1985. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука. 264 с.
Ковда В.А. 1974. Биосфера, почвы и их использование. Материалы 10 Международного конгресса почвоведов. М.: Наука, 130 с.
Кретович В.Л. 1972. Обмен азота в растениях. М.: Наука. 582 с.
Ратнер Е.И., Ухина С.Ф. 1963. Эффективность аминокислот, как источника для питания растений // Физиология растений 12. С. 393-400.
Унчиев Н.Д.1960. Биохимическая и хозяйственная характеристика кормовых растений зимних пастбищ Дагестана // Труды отдела растительных ресурсов. Даг. ФАН СССР. Т.П. С. 110-164.
Мирзоев Э.М-Р. 1963. Способы оценки засоленности почв в связи с солеустойчивостью плодовых насаждений в плоскостной части Дагестана // Почвоведение, №12. С. 63-69.
Солдатов А.С. 1956. Почвенные исследования в Дагестане // Дагестанский филиал АН СССР. Отдел почвоведения. Т. III. С. 6-22.
Фридланд В.М. 1988. Почвенная карта РСФСР и сопредельных государств. М-б. 1:2500000.
Яруллина Н.А. 1983. Первичная биологическая продуктивность почв дельты Терека. М.: Наука. 88 с.
Grime J.P. 2001. Plant strategies, vegetation process, and ecosystem properties. 2 nd Editionb Chichester: John Wiley and sons. P. 417.
Tilman D. 1982. Resource competition and community structure. Princetion Universitet, Press. 297 p.
SOIL RESOURCES DIVERSITY AND ITS ROLE IN FOOD SECURITY PRESERVATION
© 2016. Z.G. Zalibekov*, A.B. Biarslanov**
*Institute of geology of the Dagestan scientific center RAS Russia, 367000, Makhachkala, Yaragskogo str., 75. E-mail: [email protected] **Precaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan scientific center RAS Russia, 367000, Makhachkala, Gadjieva str., 45. E-mail: [email protected]
The expediency of cartography method usage in estimation of soil resources by areas with addition of resources diversity: productional, energetic, informative is distinguished. The genetic origin of important diversity category - productional resource is investigated. Annual increase of values ratio, plant litter and reprocessed part of the total biomass in foodstuff, threshold concentration of elements of nutrition and competition in their consumption act as factors of mobilization of resources out-of-use.
Keywords: soil resources, annual, increase, plant litter, threshold concentration, competition, productional diversity, categories, differentiation.
