Лесостепная зона

В настоящее время соотношение площадей следующее: (Природно-сельскохозяйственное районирование СССР, 1975); пашня (вместе с многолетними насаждениями и залежами) - 56,7%; лес - 19,3%; сенокосы и пастбища - 12,4; болота - 4,2%; гидрографическая сеть - 2,1%; города дороги и проч. -5,3%.

Для расчета размеров биологического круговорота нами были сделаны следующие допущения. В современный период леса представлены в равных отношениях дубняками и липняками 50-200 лет, а в доисторический период это были вековые дубравы. Показатели биологического круговорота в лесах заимствованы из работы Н. П. Ремезова, К. М.Смирновой, Л. П. Быковой (1959) и работы В.Н.Мины (1955г). Была использована также сводка Л.Е.Родина и Н. И. Базилевич (1965).

Мы допустили, что биологический круговорот в доисторических степях был таким же, как на современных заповедных степя^. Вследствие того, что по нашим данным, биологический круговорот на луговой степи и остепнен- ных лугах практически один и тот же как по химизму, так и по количествен*- ным показателям, за основу расчета на всей площади, занятой в доисторическое время травяными ценозами, мы взяли результаты исследований в Центральном Черноземном заповеднике (Афанасьева, 1966). В соответствии с новыми данными, полученными в этом заповеднике, ежегодный прирост зеленой массы в 1,8 раза больше величины укоса в период максимального развития травостоя. Прирост корней принято считать равным 1/3 их запаса в момент максимального наростания (Родин, Базилевич, 1965).

Мы предположили, что ежегодный прирост растительности на пастбищах и сенокосах составляет третью часть прироста целинной степи, причем ежегодно отчуждается 80% прироста зеленой массы.

Для расчета биологического круговорота элементов на пашне было принято, что севооборот и урожайность сельскохозяйственных культур (в абсолютно-сухом весе) на всей площади лесостепной зоны следующие:

Зерновые занимают - 50% пашни, (урожайность - 24 ц/га)

Показатели биологического круговорота в посевах сельскохозяйственных культур, соответствующие принятой урожайности, взяты из работ Ф. И.Левина (1969,1973). На основании проведенных расчетов получены следующие выводы.

До освоения территории лесостепи создавалась ежегодно несколько большая (на 2%) биомасса, чем в настоящее время (табл. 5). Все зольные элементы, за исключением фосфора и калия,* вовлекались в круговорот в больших количествах. Фосфор и калий в современный период вовлекаются в более значительных количествах, чем прежде. Потребление азота превышало современное на 10%, кальция в 2 раза, серы в полтора раза. Потребление азота и серы сократилось главным образом вследствие распашки степных участков кальция и магния-вследствие сведения леса. Произошло общее сужение биологического круговорота.

Таблица 6

Баланс биофильных элементов в лесостепной зоне (I - кг/га год.

Количество вносимых удобрений, величина поверхностного стока и раз— личества удобрений, вносимых на поля всей зоны, размера поверхностного зоны (87,3 млн. га).

Возврат элементов в почву (см. табл. 5) с опадом растительности сократился более, чем вдвое. Резкое сокращение возврата органического вещества и химических элементов в почву обусловлено тем, что значительная часть ежегодной продукции отчуждается человеком, тогда как в доисторические времена отчуждение было невелико, причем отчуждаемые элементы возвращались в тот же ландшафт, хотя и в составе других соединений.

В современный период отчуждается большая часть массы, создаваемой ежегодно сельскохозяйственными культурами и, практически, весь прирост древесины лесов, так как рано или поздно в густо населенной лесостепи древостой и даже кустарник вырубаются и вывозятся для хозяйственных нужд. В настоящее время отчуждение составляет по органическому веществу около 50% прироста, по К, Р, N, - около половины потребляемого количества, доля отчуждения остальных элементов меньше. После распашки почв лесостепной зоны существенно изменилось соотношение биологического и геологического круговорота. Геологический круговорот возрос во много раз, вследствие эрозии почв.

За счет эрозии потери водоразделами различных элементов неодинаковы. Так, потери N составляют 16% от количества N отчуждаемого с урожаем, но потери К и S за счет эрозии примерно такие же, как потери за счет отчуждения, потери Са и Mg - в 3-4 раза больше по сравнению с величиной отчуждения. Ежегодно водоразделы лесостепной зоны теряют 3,5 млн. т калия, 5,5 млн. т кальция, около 2 млн. т магния и до 12 млн, т гумуса.

Потери зольных элементов с жидким поверхностным и подземным стоком (табл. 6) на 1-2 порядка меньше, по сравнению с размером биологического

И - млн. т год на площадь зоны)

стока на площади зоны и общей величины отчуждения по зоне на площадь

круговорота и величиной отчуждения. Для суждения о размере жидкого стока мы воспользовались данными Грина (1969) и М. И. Львовича (1971) по балансу влаги в лесостепной зоне и материалами по химическому составу лизиметрических и поверхностных вод лесостепной зоны (Погребняк, Вольвач, 1972; Грати и др., 1972; Воронков, 1963 и др.). По t'pnHy (1969), поверхностный сток в доисторическое время был равен 28 мм, подземный - 32 мм. По М. И. Львовичу (1971) в настоящее время поверхностный сток в лесостепи достигает 70 мм, а подземный сток равен 30 мм. Состав жидкого стока в современный период и в доисторическое время мы приняли одинакоЕ

Интересен вопрос о том, сколько углерода переходит из почвы в атмосферу в результате деструкции гумуса, обусловленной распашкой. Известно, что при распашке потеря гумуса сначала идет быстрыми темпами, а затем замедляется. В среднем, за 100 лет использования черноземы теряют около 30% гумуса. То, что почва ежегодно теряет в результате освоения, далеко не полностью компенсируется путем внесения удобрений (Петербургский и др. 1972) и за счет атмосферных осадков (Дроздова и др., 1964; Боб- рицкая, 1962) (табл. 6).

За счет внесения удобрений потери азота компенсируются только на 30%, потери калия - 12%, потери фосфора - на 40%. Принос этих элементов с атмосферными осадками не меняет сколь-нибудь существенно этих величн. Принос серы с атмосферными осадками и удобрениями весьма велик по сравнению с величиной отчуждения и потерей с поверхностным твердым и жидким внутри- почвенным стоками. Положительные статьи баланса серы в сумме втрое превышают отрицательные статьи баланса (правда, они могут быть преуменьшены, т.к. мы не имеем данных по выносу S с территории удобряемых полей).

За счет атмосферных осадков и известкования на 60% компенсируются потери Са почвой.

Фитомасса целинных степей по результатам наших исследований в Хомутовской степи Приазовья (Быстрицкая, Осычнюк, 1975) составляет: для надземеной части - 34 ц/га (без подстилки); для подземной части - 300 ц/га (корни до глубины 1 м).

В наших расчетах величина ежегодного прироста корней принята равной 1/3 от общего запаса фитомассы корней (100 ц/га). Таким образом, ежегодный прирост биомассы в целинной разнотравно-ковыльно-типчаковой степи составляет 134 ц/га. Основываясь на данных по ежегодному приросту и зольном составе основных видов растений, мы рассчитали биологический круговорот важнейших элементов-биофилов для данных условий (табл. 7).

В современный период природные экосистемы подверглись почти полной замене их на агрокультурные. Так, сельскохозяйственные угодья занимают 80% от общей площади зоны (25 млн га), из них 70% принадлежит пашне (22 млн га) и только 10% - сенокосам и пастбищам (3 млн. га), 5% - занято под различные населенные пункты, 15% (4,4 млн га) отчуждено под транспортные магистрали, промышленные объекты, отвалы, разработки и т. д.

Согласно опубликованным данным ('Сельское хозяйство 'СССР', 1970) структура посевных площадей на исследуемой территории следующая, в %:

зерновые - 50%; сахарная свекла - 4%; подсолнечник - 9%; кукуруза на силос - 17%; травы многолетние - 5%; травы однолетние - 9%; чистые пары - 6%.

Таким образом в зоне лесостепи в доисторический период в биологический круговорот вовлекалось примерно в 30 раз больше биофильных элементов, чем их уходило в геологический круговорот (табл, 9). При этом количество азота, фосфора и калия, поступавших в геологический круговорот, было в сотни раз меньше по сравнению с величиной их вовлечения в биологический круговорот. I

В современный период количество биофильных элементов, обращающихся в биологическом круговороте, всего лишь вдвое выше их выноса в геологический круговорот, причем из-за наличия твердого стока резко сузилось соотношение в количествах N, Р и К, поступающих в биологический и геологический круговороты. Вследствии эрозии и отчуждения урожая почвы плакоров лесостепи ежегодно теряют примерно столько же минеральных элементов, сколько их вовлекается в биологический круговорот. Эти потери далеко не полностью компенсируются внесением удобрений.