Запас растительного вещества на залежных землях Центральной Якутии

ORGANIC SUBSTANCES RESERVED IN SOD FIELDS OF ABOVE-FLOODPLAIN TERRACE IN CENTRAL YACUTIA

Liya Martynova

Cand. agricultural sciences, Institute of Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, Russia, Yakutsk

Аннотация. В зоне рискованного земледелия Центральной Якутии, заброшенные пашни составили 36 тыс. га или 24 % от всей площади действующих пашен. Поэтому самозарастание залежей приобретает актуальное значение, в залежи - первого-третьего года, происходит в основном за счет семенного возобновления сорного вида Artemisia jacutica и частично вегетативно размножающихся многолетних злаковых видов трав. На опытных участках пригорода г. Якутска с мерзлотно-пойменными слоистыми почвами при соблюдении режима сенокос, переход залежных земель в луговые происходит с пятого-седьмого года залежи. При переходе сообщества пырейно-китайсковолоснецовый (Eletrigio-Leymetum chinensis) с выходом массы пригодной для корма – 1,0-1,6 т/га и поступлением подземной органической продукции 11-13 т/га по циклам учета биомассы.

Abstract. Amount of abandoned arable lands is 36 thousand hectares that means 26 % of the total area of active grazing lands in the zone of a risky farming in central Yacutia. Therefore, the self-growth of the sod fields becomes important value. Sod fields of the first and third years appear mainly due to seed renewal of the weed species of Artemisia Jacutica and partial vegetative multiplying of multi-summer grass species. Transition of fallow lands to meadow ones occurs from the fifth to the seventh year of the sod field on the experimental sections of the suburbs of the city of Yakutsk with permafrost flooded layered soils while observing the haymaking regime. At the transition of the community of wheatgrass – Eletrigio-Leymetum chinensis with the output of the mass suitable for feed – 1.0-1.6 thousand hectares and the receipt of underground organic products of 11-13 thousand hectares in cycles of biomass counting.

Ключевые слова: залежи, полынь якутская, выход биомассы, масса корней.

Keywords: sod fields, yakutian wormwood, biomass yield, root mass.

Первый пример стадий развития растительности перелога на черноземах степной зоны, описаны академиком В.Р. Вильямсом (1939) с учетом почвообразовательного процесса. Восстановление аэрации, плодородия почвы длится в течение 7-8 и далее 15-50 лет, и для ускоренного восстановления почв рекомендован посев рыхлокустовых злаков или их смеси с многолетними бобовыми травами. Тюрин, 1960, отметил ежегодное поступление остатков корней, вместе с надземным опадом, что является главным первичным источником органического вещества, у многолетней целинной или залежной и культурной травянистой растительности до 10-15 т/га. Накопление корней растений повышает буферность и влагоемкости почвы, в долголетних фито­ценозах 62-64 годов Кутузова, 2013.

По первичной продуктивности обеспечивается энергетические ресурсы функционирования экосистемы (Базилевич, 1993). Так чистая первичная продукция подземного яруса степного сообщества есть система жизнеобеспечения и хранилище биоразнообразия в луговых степях, и достигает 20 т/га в год (Титлянова, 2002). В лесной зоне и северной лесостепи, где на суходольных лугах преобладают мало­гумусные почвы, накопление подземной массы за 14 лет пользования пастбищем 14–21 т/га СВ, при заповедовании 47 т/га в 3,3– 4,2 раза пре­вышает урожайность надземной массы (Кутузова, 2014). Следовательно, в залежи наступает период равновесного состояния прихода и убыли органического вещества и с улучшенными агрофизическими свойствами почв.

В зоне рискованного земледелия Центральной Якутии, заброшенные пашни составили 36 тыс. га или 24 % от всей площади действующих пашен. Заброшенные пашни фактически относятся к землям с пониженной продуктивностью растений, неблагоприятными физическими свойствами почв и являются основным фондом залежных земель. В Якутии преобладающее количество залежных земель относится к засоленным почвам аласов и надпойменных террас, в основном с сульфатно-хлоридным, а в аласах еще и содовым засо­лением. На засоленных почвах отмечается низкая водопроницаемость, плотность, глыбистость в сухом состоянии, вязкость и низкая аэрация в увлажненном состоянии. Так, наибольшая доля засоленных площадей сосредоточена в Таттинском – 38 %, Нюрбинском – 51 %, почти полностью засолена площадь пашен в Олекминском и Вилюйском улусах [2].

Для каждой зоны с учетом природно-климатических условий стадии смены растительности на залежных землях имеет свои зональные особенности. В условиях Центральной Якутии на пойменных участках р. Лены исследованиями Т.Ф. Галактионовой (1989) установлено, что начальные стадии восстановления на распаханных заливаемых пойменных участках включают полынную залежь с характерным преобладанием полыни якутской, следующая стадия – разнотравная залежь.

Поэтому изучали стадии развития растительности залежей при переходе их в луговые угодья. Накопление первичной органической массы (корней) залежи.

Объекты и методы исследований

Объектом исследований является надпойменная залежь, исходный тип растительности в начальный период с полынной (1-го года) и полынно-пырейной (3-го года) растительностью, с участием востреца ложнопырейного. Описание растительности проведено методом Л.Г. Раменского (1956). Почвы характеризовались наличием криогенной и посткриогенной текстуры мерзлотно-пойменных-слоистых почво­грунтов. Сумма солей в почве не более 0,057 %, содержание гумуса 2 %, сумма обменных оснований 13,7 мг-экв/100 г. Содержание подвижного фосфора среднее 120 мг/кг, обменного калия высокое 124 мг/кг в слое почвы 0-10 см, в слое почвы 10-20 и 20-30 см низкое 80-60 мг/кг.

Климат г. Якутска и его окрестностей резко континентальный и засушливый с коротким относительно жарким и засушливым летом.

Таблица 1.

Агрометерологические условия вегетационного периода 2004-2017 гг.

Ссылки: www.pogodaiklimat.ru, http: www.gismeteo.ru.

Погодные условия в годы проведения исследований в целом характеризуются засушливыми условиями увлажнения (за исклю­чением наиболее влажного на 3-й год после заложения опытов). Вегетационный период в среднем 145 дней, количество осадков 184 мм. При переходе температуры воздуха более 10º С – количество осадков до 130 мм. Наиболее жаркий период с начала июля по середину августа, в этот период среднесуточная температура более 19º С – осадков до 103 мм, сумма активных температур (Σt>10º С) 1834º С (табл. 1).

Определение биологической продуктивности, залежи проводилось в 2014-15 гг. В структуре надземного растительного вещества выделяли фитомассу, проводили укос надземного растительного вещества. Отбор запаса ветоши (отмершие части растения) (D) и подстилки (неразложившиеся и полуразложившиеся части растений, лежащие на почве) (L) проводили в 5-кратной повторности в площадках размером 0,25 кв.м. Одновременно учитывали подземное растительное вещество (R) до глубины 30 см, методом монолитов в 5-кратной повторности Титлянова (1971). Почвенные монолиты отмывали по слоям 0-10, 10-20 и 20-40 см на ситах диаметром 0,25 мм и отделяли подземные части растений. В отмытой массе определяли долю живых и мертвых корней, корневищ и узлов кущения, полуразложившиеся остатки органической массы [4].

Результаты исследований

Распределение по стадиям развития залежи позволили выделить флористические группы (табл. 2 и 3). С учетом встречаемости и экологи­ческих особенностей по классификации Дубровского [7] залежная флора разделяется на три группы.

1.  Типично залежные растения - полынь якутская (Artemisia jacutica), марь белая (Chenopodium album), дескурения cофия (Descurania Sophia), повилика европейская (Cuscuta europaea), аксирис ширицевый (Axyris amaranthoides), липучка растопыренная (Lappula squarrosa); 2. Залежно-лесостепные (переходные) растения, одинаково встречающиеся как в лесостепных сообществах, так и на залежах: якобея обыкновенная (Jacobea vulgaris), горькуша горькая (Sausserea amara), лапчатка клейкая (Potentilla longifolia), лапчатка вильчатая (P. bifurca), волоснец китайский (Leymus chinensis), пырей ползучий (Eletrigia repens), подорожник прижатый (Plantago depressa); 3. Внедренные виды, не свойственные залежам, случайно залежные растения: мятлик забайкальский (Poa transbaicalica), остролодка шишковидная (Oxytropis strobilacea), ветреница лесная (Anemone sylvestris).

Таблица 2.

Участие видов и биологический спектр залежной растительности

Примечание: биологический спектр составлен по Конспекту флоры…Гоголева, 2003 [4]; участие видов по цифровой шкале.

Таблица 3.

Участие видов и биологический спектр залежной растительности в 2011-17 гг.

Примечание: составлен по Конспекту флоры…Гоголева, 2003 [4]; участие видов по цифровой шкале.

Продуцирование корней составило 4640 г/кв.м. (1066-1278 г/кв.м. осенью, весной 818 г/кв.м, в летний период 720-758 г/кв.м.), основная масса корней в слое почвы 0-10 см – 71 %, 10-20 см – 19 % и 20-30 см – 10 %. Поступление растительных остатков в почву усиливается в теплый и влажный летний период в первой декаде июня - 454 г/кв.м., достигая 925 г/кв.м. до снижения температуры и с первыми осенними осадками в августе. Убыль-минерализация или отмирание подземных органов (подземной массы – приход мортмассы) происходит наиболее интенсивно в осенне-весенний период 482 и 712 г/кв.м. и после сухого летнего периода 493 г/кв.м.

Таблица 4.

Ботанический состав и выход биомассы залежной растительности 3-7.07

Приход ветоши на залежи составляет 30 % от надземной фитомассы за весь период учета 19-26 г/кв.м. и всего 94 г/кв.м. Приход надземной органической массы от трав 89 г/кв.м., убыль подстилки за весь период 102 г/кв.м или 38 % от всей массы трав за весь период учета.

Таблица 5.

Видовой состав растений залежи в %, СВ (Н1В1)

Таблица 6.

Содержание органического вещества залежи, г/кв.м

Примечание: приход ветоши B^х = Bt+1 – B t+∆(t, t+1)П; приход подстилки ∆(t, t+1)П^х = П t+1 – П^п t+1;

убыль подстилки ∆(t, t+1)Пр = Пt – П^п t+1.

Таблица 7.

Залежи. Содержание органического вещества, г/ 1 кв.м

Используемые 11-летние залежи обладают высокой продукцией до 5254 г/кв.м. год выхода биомассы. Подземная продукция составляет 4640 г/кв.м. приход и убыль органической массы корней 46 % - 2142 г/кв.м. Особенностью залежной экосистемы мерзлотных луговых степей к разло­жению органических веществ в данной экосистеме является преобладание массы корней 7,6 раз от надземного растительного вещества.

Таблица 8.

Залежи. Интенсивность потоков органического вещества г/ в 1 кв.м

Таблица 9.

Содержание органического вещества залежи, г/кв.м

Подсчет прироста надземной фитомассы: (по формуле ∆ (t, t+1) H = Ht+1- Ht+∆ (t, t+1)B);

Таблица 10.

Залежь. Продуктивность растительного вещества, г/кв.м.

С увеличением возраста залежи, другая ее часть возможно мине­рализуется. Доля фитомассы в агроценозе составила 6 %, подстилки 5 % от всего запаса растительного вещества.

Выводы

По учету за предыдущий период схема формирования расти­тельности надпойменных террас Центральной Якутии: (Artemisietum jacuticae), (Eletrigio-Artemisietum jacuticae), (Leymus-Artemisietum jacuticae) (Leymus-Eletrigia repens). Следовательно за 11 лет залежи надпойменных террас Центральной Якутии формируется растительность, с участием (Leymus chinensis, Eletrigia repens) (Leymus-Eletrigia repens) 13 и 38 % в составе, с обилием сухостепной растительности (Poa transbaicalica) до 21 %, с участием бобовых видов (Oxytropis strobilacea) до 20 % в составе травостоя и разнотравья в том числе (Jacobea vulgaris) и зависела от условий года. Выход запаса биомассы залежи составил 5254 г/кв.м. Динамика учета органического вещества за сезон показала, что минерализация составляет 38 % от всего надземной массы трав – подстилки за весь период учета. Поступление подземной продукции, в виде первичной органической массы корней, составляет 4640 г/кв.м. за 11 лет залежи, приход и убыль органической массы корней 46 % – 2142 г/кв.м. Значительное поступление органической массы в теплый ранний летний период и ранней осенью, также зависит от количества осадков вегетационного периода.