Трансформация азота и функционирование агроэкосистем в звене севооборота на серой лесной почве лесостепи Предбайкалья

• Автор: Лаврентьева, Алла Сергеевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 133 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПРОБЛЕМА БИОРАЗНООБРАЗИЯ И КРУГОВОРОТ АЗОТА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ
1.1. Биоразнообразие в агроэкосистемах
1.2. Круговорот и баланс азота в экосистемах
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика района исследований
2.2. Объекты исследований
2.3. Методы исследований
ГЛАВА 3. СОСТОЯНИЕ ГУМУСА ПРИ ЧЕРЕДОВАНИИ КУЛЬТУР В
СЕВООБОРОТЕ
ГЛАВА 4. ПРОДУКТИВНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ РАЗНЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА
4.1. Продуктивность полевых культур
4.2. Особенности азотного питания полевых культур
ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ БАЛАНСА И ЦИКЛОВ АЗОТА В
АГРОЭКОСИСТЕМАХ ПРИ ЧЕРЕДОВАНИИ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ
СЕВООБОРОТА
5.1. Баланс азота удобрения в агроэкосистемах в звене севооборота.
5.2. Баланс азота почвы в агроэкосистемах в звене севооборота
5.3. Циклы азота в агроэкосистемах в звене севооборота
5.4. Интегральная оценка режимов функционирования агроэкосистем в звене
севооборота
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Основой функционирования экосистем является биогеохимический круговорот элементов. В агроэкосистемах потоки вещества между компонентами зависят не только от природных, но и антропогенных факторов, включая применение удобрений и средств защиты растений, чередование культур в севообороте или их бессменное возделывание и др. Наиболее важная роль в формировании круговорота веществ принадлежит полевым культурам, которые, вследствие биологических особенностей (продуктивность, количество и качество прижизненных и послеуборочных растительных остатков, потребность в элементах питания, агротехника и др.), существенно влияют на взаимодействия между компонентами агроэкосистемы, в частности на процессы трансформации азота. В зависимости от культуры в агроэкосистемах формируются режимы функционирования, которые можно интегрально оценить по изменениям в циклах азота (Помазкина, 1996). Научно обоснованное чередование культур в севообороте позволяет направленно воздействовать на плодородие почв и круговорот веществ в агроэкосистемах, что особенно необходимо при внедрении адаптивной системы земледелия, основным требованием которой является увеличение роли биологических факторов.
Цель исследований: в звене экспериментального севооборота изучить влияние чередования культур на процессы трансформации азота и дать оценку режимов функционирования агроэкосистем (почва - микроорганизмы
- растения - атмосфера).
Задачи исследований:
- выявить влияние чередования культур на состояние гумуса; исследовать особенности азотного питания и формирования продуктив-

ности разных культур;
изучить особенности формирования баланса азота удобрения, меченного 1зМ, и азота почвы в агроэкосистемах в зависимости от возделывания разных культур;
показать количественные изменения в циклах азота в зависимости от возделывания разных культур и дать оценку режимов функционирования агроэкосистем.
Научная новизна. Впервые в лесостепи Предбайкалья на серой лесной почве в полевых опытах с использованием изотопа 15И дана количественная оценка баланса и циклов азота в агроэкосистемах звена экспериментального зернопропашного севооборота. Выявлено влияние возделывания разных полевых культур на состояние гумуса. Показано, что функционирование агроэкосистем в севообороте связано с чередованием разных культур, дана интегральная оценка режимов функционирования и уровней антропогенного воздействия. Впервые экспериментально показано, что экологически оптимальное размещение культур в севообороте должно учитывать чередование режимов функционирования агроэкосистем (стресс и гомеостаз).
Защищаемые положения. 1. Качественный состав гумуса связан с чередованием культур в севообороте и зависит от их биологических особенностей и агротехники возделывания.
2. С возделыванием разных культур связана интенсивность процессов минерализации-иммобилизации азота, формирующих потоки, направленные во внешний и внутрипочвенный циклы (нетто-минерализация и реиммобилизация).
3. Экологически оптимальное размещение культур в севообороте должно основываться на чередовании режимов функционирования агроэкосистем-гомеостаз и стресс.

отдельными компонентами (почва - микроорганизмы - растения - атмосфера). Проследить взаимодействия между ними возможно в исследованиях, выполненных с применением изотопа l5N (Турчин, 1965; Кореньков, 1973, 1976; Смирнов, 1977; Гамзиков, 1981; Гамзиков и др., 1985; Помазкина, 1985, 1989; Кудеяров, 1989 и др.). На основе данных, полученных с изотопом l5N, можно рассчитать потоки почвенного азота, исходя из представления о пропорциональности в распределении меченого азота удобрения и минерализовавшегося за вегетацию азота почвы (Fried, Deon, 1952; Турчин, 1965; Помазкина, 1989). Эти расчеты дают представление о величинах минерализовавшегося за вегетацию азота и потоках нетто-минерализованного и реиммобилизованного азота, направленных соответственно во внешний и внутрипочвенный циклы.
В качестве интегральных показателей режимов функционирования агроэкосистем используются отношение нетто-минерализованного азота к реиммобилизованному, характеризующее связь между внешним и внутрипочвенным циклами, и рециркуляция, показывающая возврат вещества во внутрипочвенный цикл (Помазкина, 1989). Подход позволяет выявить особенности формирования режимов функционирования агроэкосистем с посевами отдельных культур, а также состояние агроэкосистем в целом в севообороте.
Целью работы являлось изучение влияния чередования культур в звене экспериментального севооборота на процессы трансформации азота и оценка режимов функционирования агроэкосистем. Для этого необходимо было решить следующие задачи:
выявить влияние чередования культур на состояние гумуса;
- исследовать особенности азотного питания и формирования