WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Около одной трети всего азота содержится в фитомассе, причем в ряме и на N Ca K Mg P С 60 50 40 30 20 10 0 рям гряда мочажина топь Рис. 6 Запасы элементов в болотных экосистемах средней тайги запасы С, г/м запасы N, P, K, Ca, Mg, г/м грядах значительная его часть приходится на кустарнички, а в топи на травы. Во фракции зеленой фитомассы больше всего запасено азота в фотосинтезирующих частях сфагновых мхов, максимальное количество в ряме – 3,15 г/м2. Запас фосфора в данных экосистемах был наименьшим из всех исследуемых элементов и равен 3,64,5 г/м2. Для калия, как и для большинства других элементов, справедливо, что большая часть его запаса находится во фракции сфагнового очеса. Наиболее высокая концентрация этого элемента отмечена в листьях Menyanthes trifoliata и Rubus chamaemorus, 2,7 и 1,8% соответственно. Подземные органы Carex rostrata обладают наибольшей концентрацией кальция (1,8%), по сравнению с другими растениями данных сообществ. Запас магния в растительном веществе описываемых экосистем составил 4,6-8,2 г/м2 (рис. 6).

Сравнивая экосистемы по величине запасов макроэлементов, можно сказать, что рям и гряда обладают, похожими значениями запасов элементов, эти значения значительно превышают таковые в мочажине и топи (рис. 6).

На основе данных по чистой первичной продукции в исследуемых экосистемах и данных по потере элементов из фракций растительного вещества при разложении, были подсчитаны количественные параметры следующих процессов:

потребление, ретранслокация, потери при разложении и закрепление в торфяной почве для шести макроэлементов. Потребление – количество элемента необходимое для образования чистой первичной продукции. Оно определяется величиной продукции, химическим составом видов растений, слагающих сообщество и свойствами элемента. Ретранслокация – перенос элементов питания из стареющих органов в живые. Этот процесс относится к внутреннему круговороту элементов в растениях. В большей степени, чем другие макроэлементы, ретранслокации подвержены азот, фосфор и калий (Базилевич, Титлянова, 2008).

Потребление углерода в болотных экосистемах средней тайги колеблется от 317 до 581 г/м2 в год и уменьшается в ряду экосистем: топь, гряда, мочажина, рям.

Наибольшее потребление углерода среди кустарничков наблюдалось на гряде (г/м2 в год), среди трав – в топяном сообществе (406 г/м2 в год) и среди сфагновых мхов – в мочажине (193 г/м2 в год). В ряме и на гряде половина потребленного углерода приходится на кустарнички, третья часть – на моховой ярус, а на травы только 10-20%. В пониженных элементах рельефа, наоборот, на кустарнички приходится самая маленькая доля потребленного углерода – около 10%, основная часть продукции создается в мочажине сфагновыми мхами (60%), а в топи – травянистыми растениями (70%), причем, большей частью их подземными органами. В ряме, на гряде и в топи 27% от углерода потребленного всей экосистемой после отмирания теряется в течение одного года, оставшееся количество углерода остается в растительных остатках и переходит в торфяной горизонт, продолжая разлагаться в последующие годы. Ввиду низкой скорости разложения в мочажине за год теряется минимальное количество углерода – не более 15%, что соответствует 50 г/м2 в год. В ряду экосистем – рям, гряда, мочажина, топь – количество углерода, высвобожденного при разложении сфагнового очеса, снижается с 27 до 9 г/м2 в год.

Количество азота, необходимое для образования продукции в болотных экосистемах, колеблется от 2,9 до 8,7 г/м2 в год (табл. 9). Наибольшее ежегодное потребление азота отмечено в топяном сообществе, несмотря на то, что запас азота был выше на повышенных элементах рельефа. Ретранслокация азота из отмирающих листьев наиболее выражена у болотных трав (Menyanthes trifoliata, Eriophorum vaginatum, Rubus chamaemorus) и листопадных кустарничков (Betula nana, Vaccinium uliginosum L.). Эти растения перекачивают в живые органы до 70% азота, содержащегося в листьях. Sphagnum fuscum в ряме ретранслоцирует 0,9 гN/мв год, это равно половине количества азота, необходимого ему для прироста.

Сравнивая экосистемы в целом, можно сказать, что наибольшей величины ретранслокация азота достигает на гряде – 1,3 г/м2 в год, это в три раза больше, чем на пониженных элементах рельефа. Таким образом, благодаря процессу ретранслокации экосистемы, рям и гряда, сохраняют 20-25% азота, заключенного в чистой первичной продукции. Остальное количество азота поступает с наземным и подземным опадом во фракцию мортмассы. Примерно половина поступившего с мортмассой азота высвобождается в течение года, тогда как вторая половина остается в неразложившихся растительных остатках, и азот частично высвобождается при дальнейших процессах разложения, а частично запасается в торфяной почве. В процессе разложения в исследуемых экосистемах высвобождается от 0,7 до 4,0 г/м2 в год (табл. 9). Величина потери азота при разложении мортмассы в экосистеме напрямую зависит от величины потребления.

Величины запаса и ретранслокации азота уменьшаются в ряду экосистем: гряда, Таблица 9 Бюджет элементов (N, P, K) в болотных экосистемах средней тайги Процесс Интенсивность процессов, г/м2 в год N P K Рям Потребление растениями с продукцией 4.68 0.35 2.Ретранслоцировано в живые органы 1.15 0.04 1.Потери при разложении 1.65 0.11 1.Закрепление в торфяной почве 1.88 0.20 0.Гряда Потребление растениями с продукцией 5.91 0.49 3.Ретранслоцировано в живые органы 1.31 0.04 1.Потери при разложении 2.14 0.17 2.Закрепление в торфяной почве 2.46 0.28 0.Олиготрофная мочажина Потребление растениями с продукцией 2.86 0.32 2.Ретранслоцировано в живые органы 0.37 0.05 0.Потери при разложении 0.74 0.07 1.Закрепление в торфяной почве 1.75 0.20 0.Мезотрофная топь Потребление растениями с продукцией 8.71 0.74 3.Ретранслоцировано в живые органы 0.48 0.06 0.Потери при разложении 4.01 0.38 2.Закрепление в торфяной почве 4.22 0.30 0.рям, топь, мочажина. В то время как потребление, потери при разложении и закрепление в торфе уменьшаются в следующем порядке: топь, гряда, рям, мочажина. Потребление фосфора в болотных экосистемах варьирует от 0,32 до 0,г/м2 в год (табл. 9). Наибольшее ежегодное потребление фосфора отмечено в топяном сообществе, несмотря на то, что запас его в этом сообществе был минимальным (рис. 6) Потребление фосфора в болотных экосистемах варьирует от 0,32 до 0,74 г/м2 в год (табл. 9). Наибольшее ежегодное потребление фосфора отмечено в топяном сообществе, несмотря на то, что запас его в этом сообществе был минимальным.

ВЫВОДЫ По стойкости к разложению растительность болотных экосистем разделилась следующим образом: не фиксирующиеся в ботаническом составе органогенного слоя болотных почв (полностью разлагающиеся) – все фракции кустарничков, вахта, разнотравье, и постоянно фиксирующиеся в ботаническом составе торфа – сфагновые мхи, осоки, шейхцерия, пушицы.

1. Различные фракции Chamaedaphne calyculata, интенсивно разлагаются в течение первых двух лет. На третьем году эксперимента потери массы снижаются.

За три года разложения потери листьев составляют 70-80% на повышенных элементах рельефа. В обводненных условиях (топи) потери заметно ниже и более равномерны, со снижением потерь уже на втором году эксперимента.

2. Потери при разложении травяной составляющей растительного вещества торфяных болот колеблются от 25 до 50%. Наибольшая скорость разложения наблюдалась у Menyanthes trifoliata, по истечении трех лет потери составили 90%.

Узлы кущения и корни пушиц – наиболее медленно разлагающиеся фракции, их потери за два года были не более 20%. Масса подземных органов осок за два года потеряла половину исходного веса.

3. У доминантов мохового яруса Sphagnum fuscum и S. balticum максимальная скорость разложения отмечена на грядах. Потери их массы за два года составили треть от исходного веса.

4. За год сумма потерь всех фракций живого растительного вещества в болотной экосистеме колеблется в пределах 15-27% от величины прироста.

5. При сравнительно низкой концентрации макроэлементов, но большой массе, фракция очеса сфагновых мхов выполняет роль хранилища. В рямах и на грядах элементы сконцентрированы в ветвях кустарничков, в топяном сообществе – в подземных органах трав. В мочажинах углерод, азот, фосфор и калий распределены равномерно между кустарничками, травами и мхами, тогда как кальций и магний более тяготеют к кустарничкам.

Бюджет макроэлементов для ряма, гряды, мочажины и топи для подзоны средней тайги был основан на следующих установленных фактах и закономерностях:

6. Потребление углерода в исследованных экосистемах колеблется от 317 до 581 г/м2 в год и уменьшается в ряду экосистем: топь, гряда, мочажина, рям.

Наибольшее потребление углерода среди кустарничков наблюдалось на гряде (г/м2 в год), среди трав – в топяном сообществе (406 г/м2 в год) и среди сфагновых мхов – в мочажине (193 г/м2 в год).

7. В процессе ретранслокации экосистемы, рям и гряда, сохраняют 20-25% азота, заключенного в чистой первичной продукции. Остальное количество азота поступает с наземным и подземным опадом во фракцию мортмассы.

8. На основе полученных данных сделан расчет бюджета питательных элементов в болотных экосистемах средней тайги Западной Сибири. В процессе ретранслокации 5-25% азота, 6-15% фосфора и 25-36% калия от потребления в экосистеме возвращается в живые органы растений. Все отмеченные особенности зависят от типа экосистемы, видового состава сообщества и химического состава растений.

9.Часть необходимых для построения новых тканей элементов питания поступает не из почвы, а из стареющих тканей растения. Данный процесс ретранслокации относится к внутреннему круговороту и может составлять значительную часть потребления элемента на построение продукции.

10. Бюджет макроэлементов для четырех болотных экосистем в средней тайге показал наличие стока углерода и накопление элементов-биофилов в корнеобитаемом слое торфяных почв. Это свидетельствует о роли последнего в регуляции обмена углекислого газа в системе растение – почва при современном состоянии уровня накопления углекислого газа в атмосфере.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации Миронычева-Токарева Н.П., Косых Н.П., Паршина Е.К. Продукционнодеструкционные процессы в болотных экосистемах Ханты-Мансийского автономного округа // Биоресурсы и природопользование в Ханты-Мансийском национальном округе: проблемы и решения. – Материалы окружной научнопрактической конференции. – Сургут, 2006. – С.175-178.

Наумов А.В., Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К.

Углеродный баланс в болотных экосистемах Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. – 2007 – №5. – С. 771-779.

Паршина Е.К. Разложение растительного вещества в лесотундре // Сибирский экологический журнал. – 2007 – №5. – С. 781-787.

Косых Н.П. Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Продуктивность болотных экосистем природного парка «Сибирские увалы» // Актуальные проблемы экологии и природопользования Сибири в глобальном контексте: сборник статей в двух частях. Часть 2. – Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2007. – С. 180-184.

Миронычева-Токарева Н.П., Косых Н.П., Паршина Е.К. Компоненты углеродного баланса на болотах средней тайги и лесотундры Западной Сибири // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Второго Международного полевого симпозиума (Ханты-Мансийск, 24 августа – сентября 2007 г.). – Томск: Изд-во НТЛ, 2007. – С. 117-118.

Паршина Е.К. Разложение растительных остатков на верховых болотах средней тайги. // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Второго Международного полевого симпозиума (ХантыМансийск, 24 августа – 2 сентября 2007 г.). – Томск: Изд-во НТЛ, 2007. – С. 119-121.

Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Динамика зольных элементов при разложении растительного вещества в болотных почвах поймы реки Оби. // Почвы Сибири: генезис, география, экология и рациональное использование: Материалы Российской научной конференции к 100-летию со дня рождения Р. В. Ковалева. – Новосибирск, 2007. – С. 109-111.

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Ежегодный вклад органического вещества с чистой первичной продукцией в болотные почвы лесотундры Западной Сибири // Почвы Сибири: генезис, география, экология и рациональное использование: Материалы Российской научной конференции к 100летию со дня рождения Р. В. Ковалева. – Новосибирск, 2007. – С. 79-80.

Kosykh N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Peregon A.M., and E.K. Parshina Biological Productivity of Bogs in the Middle Taiga Subzone of Western Siberia // Russian Journal of Ecology. – 2008. Vol. 39. № 7 – Р. 8-16.

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Биологическая продуктивность болот лесотундры Западной Сибири // Вестник ТГПУ. – 2008. – Вып. 4 (78). – сер.: биологические науки. – С. 53-57.

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Элементный состав растительного вещества на болотах средней тайги Западной Сибири // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата – Новосибирск. – 2008. – Вып.1. – С. 160-167.

Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Элементы углеродного баланса в болотных почвах Васюганья // Материалы V Всероссийского съезда почвоведов им.

В.В. Докучаева, (18-23 авг. 2008 г.).-Ростов-на-Дону: ЗАО«Ростиздат», 2008.–С. 416.

Kosykh N., Mironycheva-Tokareva N., Parshina E. The carbon and macroelements budget in the bog ecosystems of the middle taiga in Western Siberia. - London, 2009. - International Journal of Environmental Studies, 66. Р. 485-493.

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Фитомасса, продукция и разложение растительных остатков в олиготрофных болотах средней тайги Западной Сибири // Вестник ТГПУ. – Томск, 2009. – Вып. 3 (81). – сер.:

биологические науки. – С. 63-70.

Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Паршина Е.К. Бюджет питательных элементов в болотных экосистемах. // ГЕО-Сибирь-2009. Т. 4. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 2: сб. матер. V Междунар. научн. конгресса, 20-24 апреля 2009 г., Новосибирск: СГГА, 2009. – C. 102-107.

Наумов А.В., Косых Н.П., Паршина Е.К., Артымук С.Ю. Верховые болота лесостепной зоны, их состояние и мониторинг // Сибирский экологический журнал. – 2009. – №2. – С. 251-259.

Отпечатано в ООО «НИП» г. Томск, ул. Советская, 47, тел.: 53-14-заказ № 74-12, тираж 100 экз.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.