Введение к работе
На исходе XX столетия целью всех экологических исследований должен стать поиск путей обеспечения нормальных условий жизни гподей настоящих и будущих поколений. Подобная постановка вопроса неизменно упирается в глобальную экологическую проблему дисбаланса круговорота бногенов. Есть веское основание полагать, что биосфера, :остоящая из естественной биоты и взаимодействующей с ней среды, представляет собой систему, обеспечивающую устойчивость экружающеи среды при длительных антропогенных воздействиях, не -февышающих 1% от продуктивности биоты - первичной продукции эиосферы (Горшков, Кондратьев, Шерман, 1990). На сегодняшний же тень эта цифра равна7% (Дольник, 1992).
В доиндустриальную эпоху площадь эксплуатируемых земель вставляла 5% территории суши (Горшков, Кондратьев, 1990). По тропюзам З.Г. Залибекова (1995) к 2010 г. эта же цифра достигнет уже /8,1%. Такое хищническое использование основного компонента 5иосферы привело к падению продуктивности самых ценных экосистем, ітторжению от биосферных круговоротов производимой человеком тродукции. Все это может быть понято как действие биосферного механизма, стремящегося ограничить численность человеческой юпулящш. Следовательно, сохранение природных сообществ на їольшей части Земли - основное условие продолжения жизни на танете.
Подобные глобальные проблемы исследователи-экологи пытаются
>ешать на региональном уровне. На территории Дагестана около 50 лет
ідут интенсивные научные работы по изучению природно-
таїм этических ресурсов. За период 50-90-х г.г. в Дагестане появилась и
формировалась школа экологов-почвозедов во главе с
\.С.Солдатовым, З.Г.Залибековым, А.Б.Салмановым, которые в своих рудах показали, что почва и почвенный покров не только іроизводительная сила аграрного хозяйства, но и основной объект іиосферьі, который участвует в регулировании функций всего живого. Актуальность исследования. Более 50% всей территории Республики Дагестан занято агроэкосистемами, но территория равнинной зоны іграет главную роль в её экономике. Здесь расположен основной фонд фошаемых земель, на которых возделываются главнейшие ельскохозяйственные культуры. Под зерновые, рис, люцерну, сады, і вощи освоено до 80% каштановых, лутово-каштановых, .тутовых и емно-каштановых почв Терско-Сулакской низменности, но в связи с ольшим удельным весом засоленных почв под агрокультуры [спользуется до 10-12% территории равнинной зоны (Салманов, 1978). )го, в свою очередь, составляет примерно 0,5 млн. га, при удельной іашне 0,27 га/чел (Гасанов, 1992)
В настоящее время высокоплодородные и обладающие благоприятными водно-физическими свойствами почвы практически полностью освоены. Дальнейшее расширение земледелия в равнинной зоне Дагестана должно идти путем применения мелиорации и других мероприятий.
Изучая литературу, посвященную состоянию растительного покрова и почв Терско-Сулакской низменности, нельзя не заметить больших положительных сдвигов окультуривания почв. Однако на этом фоне выступают и отрицательные последствия освоения этих территорий, что требует ликвидации или сведения до минимума причин, их вызывающих, и сокращения площадей, на которых они появляются.
Проблемы исследования. Основной проблемой, возникшей в результате замены естественных систем на возделываемые человеком за последние 20-30 лет, явилась проблема рационального размещения культур в богарных и орошаемых условиях.
Из всего вышеизложенного следует, что замена естественных экосистем на агроэкосистемы и другая аграрная деятельность, проводимая без учета отрицательных факторов, может привести к нарушеїшю экологического равновесия природной среды, существенным изменениям круговота веществ, снижению содержания ценных макро- и микроэлементов в почве и растениях, эрозии и деградации земель, а порой и к экологической катастрофе целых регионов.
Объектом исследований послужили три принципиально разные экосистемы: 1) рисовый чек с его системой затопления; 2) поле озимой пшеницы, взятое как классический пример агроценоза; 3) разнотравно-злаковая ассоциация (участок степи около рисового чека), принятый нами за естественный ценоз.
Научная новизна. Впервые в республике исследован круговорот азота, фосфора и калия в вышеперечисленных ценозах с описанием блоков (компонентов) экосистем и потоков (продукционно-деструкционных процессов); составлен баланс этих биогенов на основе балансового метода Титляновой (1982); проведено сравнение круговоротов N, Р, К между собой и по каждому из 3-х типов ценоза.
Все вышеперечисленные исследования по классическим типам эко систем (ценоз пшеницы, суходольного луга, пастбища) учёными про водились и ранее (Базилевич, Семенюк, 1978,1986; Гильманов 1975,1978, 1986; Титлянова, 1977,1978,1982,1986; Bahelet, 1989; Paul 1986). Граф - схема же рисового чека и её математическое вьіражениі через систему балансовых уравнений и вытекающее из этого описанні стр\кт\ры и функционирования этого ценоза приведено впервые Также впервые приведено сравнение 3-х типов ценозов по трем
основным характеристикам - структуре, режиму функционирования и балансу для основных биогенов.
Весь научный эксперимент построен на региональном материале. Исследование структуры и функционирования разного вида экосистем и последующее их математическое выражение с помощью системы балансовых уравнений в Дагестане также не проводились.
База исследования. Полевые работы проходили на угодьях рисоводческого совхоза им. А.Аджиева Хасавюртовского района (с.Костек) РД.
Целью и задачей иеследопания являются: 1) описание структуры и функционирования естественных экосистем и пришедших к ним на смену агросистем на основе построения их графических моделей с последующим математическим выражением; 2) сравнительный анализ структуры и функционирования ценозов на основе сопоставления динамики запасов и характера потоков органического вещества и биогенов.
Методы исследования. При отборе проб почеы и растений пользовались общепринятой методикой (Гаркуша, 1952; Арииушкина, 1970; Рябцова, Рымарь, 1989). Щелочногидролизуемын азот в почве определяли по Корнфорду, леїкогидролизуемьін - по Тюрину и Кононовой (1965). Азот в растениях - по методу Къельдаля. Фосфор в почне - по Мачигину; в растениях - ванадиево-молебдатным методом; ионы калия определяли пламенно-фотометрическим методом (Разумов, 1986).
Этапы исследования. 1991-92 г.г. - сбор полевого материала, его камеральная обработка; 1993 г. - определение содержания элементов в почвенных, растительных образцах з: в коллекторной воде. 1994 г. - составление графических и математических моделей с помощью балансовых уравнений. 1995 г. - оформление проведенных исследований в виде диссертации.
Практическая значимость. Изучение круговорота питательных элементов в природных и аграрных экосистемах является теоретической предпосылкой научно обоснованной системы землепользования. Проведенные исследования необходимы для планирования объёма сельхоз-работ и урожая в репродукционных экосистемах; для прогнозирования отрицательного воздействия на ценозы, возможности держать под контролем проблемы, связанные с антропо- и техногенным вмешательством и для выработки стратегии экологически грамотного землепользования в регионе.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, 2 статьи и 1 тезисы находятся в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и выводов. Текст изложен на 138 страницах, содер-
жит 44 таблицы и 17 рисунков. Список литературы содержит 167 названий.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на республиканской научно-практической конференции ВООП (Махачкала, 1993), на республиканской научно-практической конференции "Наука и социальный прогресс" (1995), на IY Региональной научной конференции "Химики Северного Кавказа - производству" (Махачкала, 1996).