Биологический и геологический круговороты веществ

 

Основной закономерностью при  анализе емкости биологического круговорота (касающейся только надземной части растительных сообществ) является то, что общее количество элементов, вовлекаемое в биологический круговорот, также с годами имеет тенденцию к увеличению (таблица 3). Так, в 2006 году при урожае трав 51,7 ц/га общее количество элементов, вовлекаемых в круговорот надземной частью лугового сообщества, составляло 145,2 кг/га, а 2009 году, при урожае 50,98 ц/га, в круговорот было вовлечено 170,3 кг/га зольных элементов. При этом больше всего в фитомассе накапливается калия (74-84 кг/га), фосфора (16-37 кг/га), кальция (28-31 кг/га).

Таблица 3. - Запасы элементов в многолетних травах (кг/га) 2009 г.

 

Состав	K	Na	Ca	Mg	Fe	Al	P	Si	Сумма
Бобовые	1,20	0,14	3,87	1,19	0,11	0,07	2,17	0,43	9,18
Злаки	63,78	2,11	19,85	7,18	1,27	1,69	29,57	8,45	133,90
Разнотравье	8,97	0,28	7,46	2,02	0,20	0,24	5,04	0,95	25,16
Опад	0,47	0,03	0,62	0,12	0,07	0,05	0,21	0,49	2,06
Сумма	74,42	2,57	31,81	10,51	1,64	2,05	36,99	10,33	170,3

 

 

Обобщая данные за прошлые годы наблюдений по опытным площадкам с сельскохозяйственными севооборотами, выбор был остановлен на анализе показателей по одной культуре - яровой пшенице. В девятипольном обороте, соблюдаемом на площадках, за годы наблюдений пшеница высевалась 7 раз. Урожай учитывался по структурным частям (весовое количество зерна, соломы, колосьев, половы). Также проводились подробные измерения морфологических особенностей растений (длина стебля, колоса, количество зерен в колосе и др.) За время наблюдений средний урожай зерна - 19 ц/га, общая надземная фитомасса - 51 ц/га (таблица 4).

Таблица 4. - Надземная фитомасса пшеницы (ц/га)

Год	Зерно	Солома	Колос	Полова	Сумма
2005	18,75	26,20	0,52	4,62	50,09
2007	19,81	28,27	0,54	4,71	53,33
2009	19,64	27,71	0,51	4,70	52,56

 

Зольный анализ растений показал, что содержание зольных элементов в отдельных частях растений различно (табл.5). Наивысшая сумма зольных элементов из исследованных структурных частей (по данным 2005 года) отмечена в соломе (1,57%), меньшая - в зерне (0,9%). В образцах 2009 года констатировано увеличение общего содержания зольных элементов в различных структурных частях растений (зерне, соломе, колосе) по сравнению с образцами 2005 года. Наиболее заметно увеличилось содержание таких элементов как калий, кальций, фосфор.

Таблица 5. - Зольный состав пшеницы (% на абсолютно сухую навеску)

Состав	Год	K	Na	Ca	Mg	Fe	Al	P	Si	Сумма
Пшеница (зерно)	1978	0,26	0,009	0,04	0,07	0,04	0,001	0,40	0,08	0,90
Пшеница (солома)	1978	0,85	0,04	0,20	0,04	0,02	0,008	0,20	0,21	1,568
Пшеница (колос)	1978	0,35	0,02	0,06	0,02	0,01	0,008	0,11	0,04	0,618
Пшеница (зерно)	1997	0,53	0,01	0,03	0,15	0,008	0,003	0,45	0,16	1,341
Пшеница (солома)	1997	1,57	0,02	0,27	0,06	0,01	0,008	0,29	0,19	2,418
Пшеница (колос)	1997	1,56	0,07	1,13	0,07	0,02	0,02	0,76	0,04	3,67
Пшеница (полова)	1997	0,91	0,03	0,13	0,08	0,17	0,01	0,53	0,1	1,96

 

 Общее количество зольных  элементов, вовлекаемых в биологический  круговорот надземной частью  растений (таблица 6), увеличилось почти в два раза (при очень небольших различиях в урожайности). Наиболее заметно увеличилось количество калия (более чем в два раза), магния, фосфора, железа. Такое явление может быть связано с несколькими причинами. За время проведения эксперимента под культуры из сельскохозяйственных оборотов регулярно вносились удобрения, что повлекло за собой увеличение содержания соответствующих элементов в растениях.

 

Таблица 6. - Запасы элементов в пшенице (кг/га) 2009 г.

Состав	K	Na	Ca	Mg	Fe	Al	P	Si	Сумма
(зерно)	10,499	0,198	0,594	2,972	0,158	0,059	8,915	3,17	26,565
(солома)	44,384	0,565	7,633	1,696	0,283	0,226	8,198	5,371	68,357
(колос)	0,842	0,038	0,61	0,038	0,011	0,011	0,41	0,022	1,982
(полова)	4,286	0,141	0,612	0,377	0,801	0,047	2,496	0,471	9,232
Сумма	60,012	0,943	9,45	5,082	1,253	0,343	20,02	9,034	106,14

 

Однако надо отметить, что в  2006 году удобрений было внесено больше, чем в 2009 году. Небольшое различие в содержании некоторых элементов может быть связано и с тем, что в эти годы высевались разные сорта пшеницы, которые могут иметь свои особенности в накоплении зольных элементов. Отмечая подобную тенденцию на опытных площадках с многолетними травами, можно предположить, что за годы опыта произошло обогащение верхних слоев почвы питательными элементами за счет естественных процессов накопления биогенных элементов, и это повлекло за собой увеличение содержания этих элементов в растениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Круговорот веществ – многократно  повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и  перемещения веществ в природе, имеющий более или менее цикличный  характер. Общий круговорот веществ характерен для всех геосфер и складывается из отдельных процессов круговорота химических элементов, воды, газов и других веществ. Процессы круговорота не полностью обратимы из-за рассеивания веществ, изменения его состава, местной концентрации и деконцентрации.

Биологический круговорот веществ - единство двух процессов:- аккумуляции элементов в живых организмах и минерализации в результате разложения мертвых организмов. Образование живого вещества преобладает на поверхности суши и в верхних слоях морей. Минерализация живого вещества преобладает в почве и глубинах морей.

Геологический круговорот веществ - процесс  миграции веществ, осуществляемый под  влиянием абиотических факторов: выветривания, эрозии, движения вод, магматических  процессов и т.д. Оба круговорота взаимно связаны и представляют как бы единый процесс.

С целью изучения биологического круговорота  была произведена оценка фитомассы  и построение баланса биологического круговора на опытных площадках сортоиспытательной станции. Основное внимание в исследовании было уделено анализу закономерностей динамики фитомассы и биологического круговорота в растительных сообществах с луговой растительностью и отдельных культур из полевого севооборота. Для этого проводился учет надземной фитомассы многолетних трав на четырех площадках с разбором укосов по хозяйственным группам (злаки, бобовые, разнотравье) и были обобщены данные за предыдущие годы наблюдений.

Для получения основных характеристик  биологического круговорота проведен химический анализ зольного состава  растений в образцах за 2005-2011 годы. По опытным площадкам с многолетними травами было проанализировано 15 образцов укосов трав. Также были продолжены наблюдения за динамикой фитомассы на площадках с сельскохозяйственными севооборотами (с учетом всех структурных частей произрастающих культур) и произведен анализ зольного состава растений, произраставших на учетных площадках в предыдущие годы (всего 20 образцов). Кроме того, были проведены необходимые наблюдения за динамикой фитомассы с древесными насаждениями (измерение прироста, учет опада).

Результаты исследования показали, что зольность и фитомасса увеличиваются при внесении удобрений в почву. Луговые и древесные растения не показывают выраженной динамики в изменении зольного сотава.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Базилевич, Н.И. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем / Н.И. Базилевич, О.С. Гребенщиков, А.А. Тишков. – М.: Наука, 1986.
2. Базилевич Н.И Малый биологический круговорот зольных веществ и азота при лугово-степном и степном почвообразовании // Почвоведение, 1958. - №12. – С. 9-27.
3. Биогеохимические циклы в биосфере. – М:. Наука, 1976.
4. Бондарев, Л.Г. Роль растительности в миграции минеральных веществ в атмосфере. // Природа,1981. - № 3. – С.86-90.
5. Ковальский В.В. Геохимическая экология / В.В. Ковальский. – М.: Наука, 1974.
6. Ковда, В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком / В.А. Ковда. - М.: Наука, 1976. - С.19-35.
7. Колесников, С.И. Экология / С.И. Колесников. – Р-на-Д: Феникс, 2003.
8. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах / Н.И. Базилевич, А.А. Титлянова, В.В. Смирнов, Л.Е. Родин, Н.Т. Нечаева, Ф.И. Левин, под общ. ред. Н.И. Базилевич. – М.: Наука, 1978.
9. Николайкин, Н.И. Экология.: Учеб. для вузов/ Николайкин Н.Н., Николайкина Н.Е., Мелехина О.П. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003.
10. Родин, Л.Е. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности земного шара / Л.Е. Родин, Н.И. Базилевич. – М.: Наука, 1965.
11. Родин, Л.Е. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах / Л.Е. Родин, Н.П. Ремезов, Н.И. Базилевич. – М.: Наука, 1968.
12. Титлянова, А. А. Биологический круговорот азота и зольных элементов в травяных биогеоценозах  / А.А. Титлянова; отв. ред. Н.И. Базилевич. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979.
13. Хотунцев, Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002.
14. Шилов, И.А. Экология: Учеб. для биол. и мед. спец. вузов И.А. Шилов.-4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2003.
15. Чистик, О.В. Экология: Учеб. пособие / О.В. Чистик, - 2-е изд. – Мн.: Новое знание, 2001.