Показать меню

Минеральный состав травянистых растений и почвообразование

29.10.2015
183
Содержание азота и зольных элементов в тканях травянистой растительности в среднем составляет 5—7% (4—10%). Таким образом, травянистая растительность на суше удерживает в своем составе в биологическом круговороте миллиарды тонн минеральных веществ, т. е. не меньше, чем древесная. Часть этой массы минеральных веществ постоянно обращается между почвенными горизонтами и травянистой растительностью; некоторая же часть уходит с водами поверхностного и подземного стока в реки и Мировой океан.
Обычно травянистая растительность расположена в условиях значительно более сухого климата, чем лесная. Водный режим прерий, лугов, степей, саванн является непромывным либо временно и слабопромывным (гидроморфно-промывным, гидроморфно-транспирационным). Большая часть атмосферных осадков (80—90%) в конечном счете удерживается почвой и в дальнейшем расходуется на транспирацию растительным покровом и на испарение. Лишь небольшая часть приходится на поверхностный и подземный стоки.
Таким образом, колоссальная масса азота и минеральных веществ, вовлекаемых на суше травянистой растительностью в биологический круговорот, в основном удерживается в пределах почвенных горизонтов, а также в системе почва — растительность.
Об основных особенностях минерального состава золы травянистых растений можно судить по данным табл. 99. Содержание золы в травянистой растительности закономерно возрастает от влажных северных районов к степным и особенно к полупустынным и пустынным.
Минеральный состав травянистых растений и почвообразование

Для луговой травянистой растительности севера наиболее характерно преобладание соединений кальция и калия над всеми остальными компонентами золы. Значительно также содержание соединений серы и фосфора. Степная растительность сохраняет то же преобладание соединений калия, кальция, серы и фосфора над прочими компонентами зольных элементов. Однако максимум в составе золы приходится на долю кремнезема, столь характерного для злаков. Зола разнотравья по сравнению со злаками в 3—5 раз богаче кальцием. Бобовые богаты азотом, кальцием, калием.
Сухостепная растительность, включающая главным образом различные виды полыни, прутняк, пиретрум и др., иногда характеризуется преобладанием в составе золы таких компонентов, как натрий и хлор. Еще в большей степени это выражено в солянках полупустынь и пустынь, в которых основными компонентами зольных веществ являются хлориды и сульфаты натрия.
Статистически обработанные данные о количестве и составе зольных элементов в травянистых растениях представлены графически на рис. 83, где показаны смены химизма золы растений в зависимости от величины зольности. Можно видеть уменьшение в составе золы содержания соединений кальция, калия, серы (белковой), фосфора, магния по мере увеличения общей зольности растений и возрастание в том же направлении содержания хлора, натрия и серы (в анионе). Кремнезем составляет максимум при зольности 6—14% (в злаках). В этих же интервалах зольности обнаруживается максимум в содержании окислов алюминия. При количестве золы в травянистых растениях около 2—6% обнаруживается также максимум содержания окислов железа. При более высокой зольности растений содержание соединений алюминия и железа уменьшается.
Таким образом, травянистые растения с низкой зольностью будут накапливать в почве соединения кальция, калия, серы, фосфора, железа. Это особенно характерно для травянистой растительности лугов севера. Растительность степей и пойменных лугов, главным образом злаки, осоки, бобовые, обладающие малой зольностью, кроме соединений калия, кальция, серы и фосфора, будут аккумулировать в почвах весьма большие количества соединений кремния, алюминия и продуктов их взаимодействия в виде вторичных алюмосиликатов. Начиная с зольности растений, равной 15—20%, травянистая галофитизированная растительность уже обогащает верхние горизонты почв сернокислыми и особенно хлористыми солями натрия.
Минеральный состав травянистых растений и почвообразование

Размеры биологического круговорота минеральных веществ под покровом травянистой растительности по сравнению с биологическим круговоротом под покровом хвойного леса возрастают в несколько раз, а в сравнении с биологическим круговоротом под пологом лиственных лесов — в 2—3 раза. Зольность наземной части травянистых растений составляет в среднем 3—12%, т. е. в целом значительно выше, чем зольность хвои и листьев. Содержание золы в корнях травянистых растений лишь на 1—3% ниже, чем в наземных органах, т. е. выражается величинами того же порядка.
Травянистая растительность, отмирая и минерализуясь, возвращает в почвенные горизонты почвы всю массу минеральных веществ, потреблявшуюся в период вегетации. В среднем наземная часть травянистой растительности в разных условиях содержит 500—700 кг/га минеральных веществ. Кроме того, корни удерживают 300—450 кг/га, а иногда 600—700 кг/га минеральных веществ.
Таким образом, всего травянистая растительность лугов и целинных степей нашей страны вовлекает в круговорот не менее 800—1200 кг/га минеральных веществ разного типа.
Вместе с азотом и с прижизненными минеральными выделениями, а также с корнями, которые отмирали во время вегетации, и с учетом той массы тончайших корневых волосков, которые теряются при извлечении корней из почвы, средний ежегодный баланс зольных веществ под пологом луговых и степных трав, вероятно, составляет до 2000 кг/га.
При известных допущениях, по имеющимся данным, можно считать, что под покровом злаково-бобовой разнотравной растительности в круговороте ежегодно участвует до 1000—2000 кг/га азота и зольных веществ. Е.А. Афанасьева определила размеры биологического круговорота в луговых степях Русской равнины следующими величинами: минимально 828 кг/га (включая 105 кг/га азота) и максимально 2315 кг/га (включая 281 кг/га азота). Вероятно, истинные величины еще выше. От 70 до 95% этого количества химических элементов сосредоточено в корнях, главным образом в корнях верхних 0—30 см.
Таким образом, размер биологического круговорота минеральных веществ и состав его компонентов под пологом травянистой растительности коренным образом отличаются от складывающегося под пологом лесов умеренного и холодного климата (особенно хвойных). Лугово-степная травянистая растительность при непромывном и слабопромывном водном режиме создает предпосылки для поддержания в почвенных растворах нейтральной и слабощелочной среды, определяемой постоянным присутствием соединений кальция и калия. Травянистая растительность вместе с тем в процессе биологического круговорота веществ систематически обогащает почвенные горизонты соединениями фосфора, серы, азота. Постоянное участие в составе золы травянистых растений соединений железа, алюминия, кремния создает предпосылки для биосинтеза вторичных глинных минералов, формирующих поглощающий комплекс почвы.
Еще в 1937 г. и позже, в 1944 г., мы впервые высказали предположение о возможном образовании поглощающего комплекса в почвах под воздействием минеральных веществ, представленных в тканях степных травянистых растений (остепнение солонцов). P.X. Айдинян пришел к выводу о том, что корневая система злаков является активным фактором образования таких вторичных минералов, как бейделлит, монтмориллонит, окислы железа и др. Айдинян обнаружил также повышенное содержание в корнях травянистых растений соединений кальция и магния в сравнении с содержанием их в наземных частях. В этом заложена одна из важнейших предпосылок биологической трансформации кислых или избыточно-щелочных (солонцовых) почв под влиянием поселения на них травянистой злаково-бобовой и разнотравной растительности.
Обычно обменный водород или обменный натрий, сообщающие почвам неблагоприятную для растений реакцию среды, замещаются биогенным кальцием и магнием в процессе олуговения или остепнения почв. Существование процессов остепнения солонцеватых щелочных почв под влиянием смены пиретрово-полынной («щелочной») растительности степной злаково-разнотравной, богатой кальцием, было показано нами и является ныне общепризнанным. Процессы остепнения и олуговения известны для подзолистых и осолоделых почв в случае завоевания их травянистой растительностью. Наконец, процессы биологической трансформации кислых и щелочных почв происходят под покровом сеяных трав, злаков и особенно бобовых, в которых велико содержание кальция. На это обстоятельство неоднократно указывал В. Р. Вильямс. Ныне это доказано на практике: корневые остатки злаков и бобовых обладают ярко выраженным мелиорирующим эффектом на солонцах.
Рассмотрение минерального состава травянистой растительности лугов, лесостепей и степей Советского Союза позволяет сделать следующие выводы о почвообразующей роли трав. Под пологом травянистой растительности протекает 2—3-летний полный цикл биологического круговорота минеральных веществ, по объему в несколько раз превышающий величину биологического круговорота минеральных веществ, слагающегося под пологом леса. Уравновешенный характер водного режима этих областей приводит к тому, что мобилизуемая травянистой растительностью масса минеральных веществ обращается почти полностью в системе почва — травянистая растительность, обогащая верхние горизонты почвы минеральными компонентами. Обилие в составе золы травянистых растений соединений кальция и калия поддерживает нейтральную и слабощелочную реакцию. Постоянное присутствие в составе травянистой растительности и особенно в корнях злаков соединений алюминия и железа при больших количествах кремнезема в условиях щелочной среды создает предпосылки к биогенному синтезу вторичных минералов (почвенного поглощающего комплекса). Обилие в составе минеральных веществ «травянистых растений соединений кальция и магния наряду с серой создает условия для синтеза сульфатов и карбонатов Ca и Mg, циркулирующих в почвенных растворах. Это же ведет к насыщению поглощающего комплекса обменным кальцием. Постоянное присутствие в почвенных растворах таких сильных коагуляторов, как кальций, обеспечивает формирование благоприятных агрофизических свойств и агрономически ценной структуры.
Характерная для луговых и черноземных почв обогащенность верхней части профиля почв соединениями углерода, азота, фосфора, кальция, калия и серы является следствием почти полностью обратимых циклов биологического круговорота минеральных веществ под пологом трав в условиях уравновешенного водного режима.
Размеры биологического круговорота биофильных элементов в травянистых ценозах значительно меняются в зависимости от экологических условий и общей продуктивности ценоза.
Еще по этой теме:
Корневая система травянистых растений
23:38, 29 октябрь
Корневая система травянистых растений
Травянистые растения не имеют глубоко идущей системы крупных корней, характерной для растений древесных. Травянистая растительность образует весьма разветвленную сетку обильных тонких корешков,
Биомасса, производимая травянистой растительностью
23:35, 29 октябрь
Биомасса, производимая травянистой растительностью
Травянистые ценозы в оптимальных условиях образуют мощный сплошной наземный покров. Высота растений в прериях и луговых степях достигает 150—250 см. В сухих степях высота растений значительно меньшая
Динамика и баланс грунтовых вод
17:18, 29 октябрь
Динамика и баланс грунтовых вод
Многие почвы земного шара испытывают в настоящее время или испытали в относительно недавнем геологическом прошлом прямое влияние грунтовых вод (гидроморфиые и палеогидроморфные почвы). Присутствие
Учет надземной массы и корней растений
23:19, 21 октябрь
Учет надземной массы и корней растений
При определении надземной растительной массы и количества органических остатков, содержащихся в самой почве, мы основывались на методах, описанных в работах Н.A. Kaчинского, Н.И. Саввинова и Н.А.
Особенности основных типов почв Азербайджана (часть 3)
20:48, 20 октябрь
Особенности основных типов почв Азербайджана (часть 3)
Коричневые лесные почвы формируются в условиях более сухого и умеренно теплого климата (сумма осадков составляет примерно 400 мм, среднегодовая температура около 12°С). Они расположены в средней
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent