Продуктивность и круговорот элементов в естественных фитоценозах (Г.В. Добровольский, Н.в. Можерова и др., 1984

Наибольшие запасы фитомассы отмечаются в лесных сообществах, при этом они возрастают от северной тайги к средней, а далее к южной от 150 до 300 т/га. В подзоне широколиственно-хвойных лесов и широколиственных лесов на серых лесных почвах накапливается со­ответственно до 300-400 т/га фитомассы. В горах Большого Кавказа, а также субтропических лесах Закавказья запасы фитомассы достигают наибольших величин (более 400 т/га). Структура фитомассы лесных сообществ очень устойчива. Для хвойных лесов соотношения корней варьируются от 21 до 28, зеленых частей от 4 до 7, многолетних надземных органов от 67 до 71%. Для лиственных лесов эти показатели соответственно равны 17-29, 1-3 и 68-81%. Таким образом, запасы фитомассы увеличиваются от северных широт к умеренному поясу, затем постепенно уменьшаются к пустыням на юго-востоке и вновь возрастают к влажным субтропикам.

Географические закономерности распределения ежегодного прироста по существу те же, что и для запасов фитомассы (табл. ). Масса ежегодно создаваемого в процессе фотосинтеза органического вещества, ежегодный прирост увеличиваются от северных широт к умеренному поясу. Далее средняя годичная продукция уменьшается к пустыням на юго-востоке и вновь нарастает к влажным субтропикам. В сформировавшихся естественных ненарушенных фитоценозах величины ежегодно создаваемого и отчуждаемого с опадом органического вещества почти равны. Поэтому по величинам ежегодного прироста можно судить о количестве опада зеленой части.

Отмечаются следующие географические закономерности размещения запасов подстилки и степного войлока. Максимальное их количество характерно для болотных лесов и моховых болот (более 100 т/га), что связано с минимальной минерализацией органического вещества в этих сообществах. Большие количества подстилки накапливаются в лесных сообществах: в заболоченных) лесах от 60 до 100 т/га, в хвойных лесах средней тайги - от 40 до 60 т/га.

В широколиственных и широколиственно-хвойных лесах, несмотря на значительную массу опада, запасы подстилки редко превышают 12,5-25 т/га. В мохово-лишайниковых и кустарниковых тундрах накапливается практически такое же количество подстилки при почти в 4 раза меньших величинах опада. Сказанное обусловлено очень замедленным разложением мертвых органических остатков. Масса годичного опада уменьшается, а скорость его разложения увеличивается в степях, полупустынях и пустынях. Наименьшее количество органического вещества накапливается в сочносолянковых сообществах пустынной зоны (до 0,5 т/га), что обусловлено малой массой опада и его быстрой минерализацией.

Зная величины опада зеленой массы и подстилки можно установить географические закономерности распределения параметров интенсивности биологического круговорота. Скорость разложения мертвых органических остатков, а следовательно, высвобождение заключенных в них химических элементов наименьшая в сообществах моховых болот (И>50) и наибольшая в сообществах сочносолянковых пустынь (И<0,1). Интенсивность биологического круговорота по зонам увеличивается с севера на юг. При этом абсолютные величины индекса И уменьшаются. Биологический круговорот северотаежных лесов характеризуется застойностью и сильной заторможенностью (И варьирует от 16 до 50). Сильно заторможен биологический круговорот в лесах средней и южной тайги, а также в подзоне смешанных лесов (И изменяется от 6 до 15). В подзоне широколиственных лесов индекс И уменьшается до 1.6-5; биологический круговорот заторможен. И только в лесостепной и степной зонах, травяных болотах южных широт, в лесах влажных субтропиков минерализация органических остатков происходит быстрее, чем их накопление; преобладает интенсивный и весьма интенсивный биологический круговорот.

2.9.2.Изменение биологического круговорота при сельскохозяйственном использовании почв.

Деятельность человека в современный период привела к значитель-ному нарушению природных экосистем и замене их на агроэкосистемы, что вызвало соответствующие изменения в биогеохимических циклах важнейших биофильных элементов. Так емкость биологического круговорота в лесной зоне при замене лесных фитоценозов на агроценозы возрастает на 25 % на единицу площади, что обусловлено двумя причинами: 1) изменением структуры площадей и заменой почти на 30% территории низкозольной фитомассы хвойных лесов на высокозольную фитомассу сельскохозяйственных растении и травянистой растительности лугов и пастбищ; 2) более высокой годичной продукцией фитомассы в культурных агроценозах и большей скоростью оборота элементов по сравнению с лесными ценозами. В лесостепной и степной зонах, наоборот, отмечается снижение емкости биологического круговорота. Основная причина заключается в полном исчезновении высокопродуктивных целинных степей и замене значительной части широколиственных лесов и степей на менее продуктивные ценозы сельскохозяйственных растений. В то же время распашка территорий в лесной, лесостепной и степной зонах вызвала значительное развитие эрозионных процессов и резкое увеличение размеров поверхностного жидкого и твердого стоков. Последнее резко усилило поступление элементов в геологический круговорот и их вынос за пределы ландшафта.

В тундровой и лесной зонах основной вынос элементов осуществляется за счет жидкого стока, в лесостепной и степной зонах основная форма выноса элементов - твердый сток.

Азот и фосфор, как истые биофилы, во всех рассматриваемых ценозах, вовлекаются в биологический круговорот в количествах значительно больших, нежели их вовлекается в геологический круговорот. Наиболее активное поступление в геологический круговорот в современный период отмечается для калия, кальция и магния