Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
3) внесение искусственных удобрений и других химических веществ; 4) изменение почвенных режимов и биогеохимических условий миграции элементов (рН, Eh, аэрация среды, условия увлажнения).
Различия между биологическими круговоротами в природных и антропогенных экосистемах хорошо иллюстрируются примерами циклов азота на суходольном лугу (рис. 59) и пше-
332
Рис. 59. Годовой цикл азота в экосистеме суходольного луга (И. М. Рыжова, 1973). [Запасы (в блоках) и потоки (кружки на стрелках) N даны для 40 см корнеобитаемого слоя в г/м2]
Рис 60 Фрагмент (трехмесячный) цикла азота в агроэкосистеме поля озимой пшеницы после уборки урожая (В. В. Зеленев, 1983) (Запасы (в блоках) N даны в начальный (август) и конечный (октябрь) периоды наблюдения в кг/га, потоки N (в кружках на стрелках) даны в кг/га]
ничном поле (рис. 60). Роль антропогенного фактора в агроэкосистемах четко видна на примере цикла фосфора в хлопколюцерновом севообороте, сопряженном с животноводческим комплексом (рис. 61).
Объем, или «емкость», биологического круговорота в отношении того или иного элемента определяется, во-первых, характером его потребления
организмами (степенью био-фильности элемента) и, во-вторых, запасом его доступных организмам соединений в среде.
Различные природные экосистемы довольно существенно
различаются между собой по объему биологического круговорота как в целом, так и по отдельным вовлекаемым в него элементам (рис. 62). Сущест-
венно различны в этом отношении, например, хвойные и широколиственные леса. На единице площади первые потребляют почти в 4 раза меньше калия, в 2,5 раза меньше кальция, в 3 раза меньше магния, а по потреблению азота, фосфора и серы они близки между собой.
Согласно подсчетам Т. В. Григорьевой (1980) ежегодно на суше в процесс фотосинтеза зеленых растений вовлекаются
35 млрд. т углерода (СО2) из атмосферы (Б. Болин, 1972)*, из которых 10 млрд. т возвращается в атмосферу в результате дыхания, а 25 млрд т после их отмирания поступает в почву и используется для гумусообразования. Теоретически, поскольку средний общепланетарный запас гумуса в годовом цикле остается неизменным (квазистабильное равновесное состояние гуму-сферы), ежегодно из почвы в атмосферу должно также выделиться 25 млрд. т в виде СО2. Этот мощный транзитный ежегодный поток углерода через почву (транзитный в глобальном биогеохимическом смысле) сопровождается многочисленными биохимическими и химическими реакциями, осуществляющимися в почве преимущественно при участии населяющих ее организмов. Квазистабильное состояние гумусферы, естественно, имеет место лишь на климаксной стадии почвообразования. На стадиях развития и эволюции почв идет либо аккумуляция гумуса,
* По оценке А. А. Ничипоровича (1972) эта величина в млрд т составляет — 25, по А. И. Перельману (1972) — 20, по В. Шонборну (1972) — 16,7
1(15)
Рис 61 Годовой цикл фосфора в агроэкосистеме Андижанской обл (по данным С А Кудрина, 1947) поступление 1 — с удобрениями
(150 кг/га), потребление X — хлопчатником (97 кг/га), Л — люцерной (23 кг/га), всего 120 кг/ч, п — неиспользованный ос таток удобрений (30 кг/га), возвращает ся, 2 — с пожнивными остатками хлопчатника (15 кг/га), 3 — с пожнивными остатками люцерны (5 кг/га), 4 — с наво зом (19 кг/га), всего 30 кг/га, отчуж дается а — с хлопком (82 кг/га), б — с продукцией животноводства (0,2 кг/га), в — с потерями навоза (8 кг/га), всего 90,2 кг/га, неиспользуемый баланс в почве к концу цикла 60 кг/га — переход в не доступные растениям фосфаты
335
преобладание его синтеза над разложением, либо снижение гумусовых запасов при преобладании процессов разложения. И те и другие примеры ивестны и хорошо изучены. В частности, установлено, что за последнее столетие черноземы потеряли одну треть своих гумусовых запасов в результате интенсивного земледелия без должной заботы о поддержании их гумусового состояния Значительные потери гумуса имеют место при эрозии почв и антропогенном опустынивании, при вовлечении в земледелие почв тропических лесов и саванн. Глобальный цикл углерода существенно изменен и в результате сжигания больших количеств ежегодно продуцируемой биомассы в качестве топлива, а также при лесных и степных пожарах Вероятно, можно сказать, что в общепланетарном масштабе годовой почвенный цикл углерода идет с дефицитом, т е идет разрушение гумусферы планеты, что может в конечном итоге сказаться на функционировании и устойчивости биосферы в целом. Видимо, и с этим процессом в какой-то степени связан наблюдающийся рост концентрации СО2 в атмосфере, а не только с техногенным потоком от сжигания ископаемого топлива
Для поддержания устойчивости биосферы гумусовый баланс почв в годовом цикле должен быть либо положительным, либо нулевым. Дефицитный годовой баланс гумуса крайне опасен экологически.
В природных экосистемах на гумификацию поступает лишь незначительная доля вовлекаемого в фотосинтез углерода атмосферы (рис. 63) Значительная часть его возвращается в атмосферу при дыхании организмов и при минерализации мертвого органического вещества
