Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 .Современное состояние проблемы. 7
Глава 2. Почвенные лизиметры. 14
Глава 3. Условия и факторы почвообразования Московской области . 24
Особенности почвообразования в г. Москве . 47
Глава 4. Объекты и методы исследования. 54
Глава 5. Биологический круговорот на лизиметрах, занятых лесными насаждениями . 62
Глава 6. Биологический круговорот на лизиметрах, занятых многолетними травами . 87
Глава 7. Биологический круговорот на лизиметрах, занятых сельскохозяйственными культурами .. 97
Заключение. 120
Выводы. 129
Литература. 131
Приложение. 141
- Условия и факторы почвообразования Московской области
- Особенности почвообразования в г. Москве
- Биологический круговорот на лизиметрах, занятых лесными насаждениями
- Биологический круговорот на лизиметрах, занятых сельскохозяйственными культурами
Введение к работе
Учение о биологическом круговороте элементов развивается на стыке нескольких дисциплин и неразрывно связано с почвоведением. Основы этого учения заложены в трудах Н.П.Ремезова, В.В.Вернадского, Б.Б.Полынова, В.В.Сукачева и других. Под биологическим круговоротом понимается совокупность следующих взаимосвязанных явлений: биохимический синтез и закрепление химических элементов в органическом веществе растений, превращение химических соединений в цепях питания микроорганизмов и животных, возврат элементов в атмосферу и почву в процессах жизнедеятельности живых организмов и в процессах разложения органических остатков, новообразование почвенного органического вещества и его распад.
В последние годы концепция биологического круговорота как сложного полициклического процесса приобрела особую значимость. Это объясняется тем, что многие проблемы охраны окружающей среды, рационального использования агросистем, так или иначе, оказываются связанными с необходимостью изучения циклов важнейших биофильных элементов. Таким образом, динамика органического вещества наземных растительных сообществ, биологический круговорот зольных элементов и азота и поток энергии - важнейшие вопросы проблемы взаимоотношений между растительностью и почвой. По мнению В.А.Ковды (1973), создание живого вещества (биологическая продуктивность) - важнейшая функция биосферы и составляющих ее экосистем. Количество органического вещества, создаваемое продуцентами на единицу площади за единицу времени является фундаментальной характеристикой экосистемы. Для более глубокого понимания законов, управляющих процессами в биосфере, необходимо знать не только количественные и качественные показатели, характеризующие процессы создания живого вещества, но и
пути его трансформации, превращения вещества и энергии в экосистемах, процессы обмена как между компонентами, так и экосистемами в целом.
Понять законы, управляющие биосферой, возможно лишь с помощью количественной и качественной оценки массы органического вещества, синтезируемого в биосфере. Без представления о величине биомассы и круговороте веществ в экосистеме невозможна классификация биогеоценотического покрова (Герасимов, 1985). Эти показатели помогают решить проблему устойчивости природных, природно-антропогенных и антропогенных экосистем и их адаптации к условиям существования (Одум, 1986).
Интенсивное антропогенное использование естественных экосистем, многообразие необратимых губительных последствий этих преобразований вызывает необходимость иметь представление о естественном ходе круговорота веществ, протекающих в экосистемах для более достоверного прогнозирования последствий антропогенных воздействий.
Необходимость представления о величине биомассы продукции, круговорота веществ в экосистемах для познания процессов, проходящих в биосфере и научного обоснования охраны и рационального использования ее ресурсов является, таким образом, общепринятым положением.
Исходя из всего вышесказанного, несомненный интерес представляет изучение особенностей биологического круговорота в условиях многолетнего эксперимента на открытых насыпных лизиметрах, который проводится с 1967г. Целью данного эксперимента является изучение начальных стадий почвообразовательного процесса на покровных суглинках под растительностью, характерной для подзоны южной тайги. Лизиметрический эксперимент обычно используют для наблюдения за объемом и химическим составом вертикального внутрипочвенного стока. Однако возможности данного эксперимента
значительно шире, особенно в тех случаях, когда в распоряжении исследователя имеются лизиметрические установки больших размеров, фактически являющиеся моделями экосистем (и почв как их компонентов) с известными, в той или иной степени, параметрами функционирования. Изучение биологического круговорота в условиях лизиметрического эксперимента дает уникальную возможность сравнить основные показатели круговорота в различных растительных сообществах, начиная с момента формирования этих сообществ. Это сравнение позволяет оценить вклад каждого из сообществ в формирование почв.
Цели и задачи исследования.
Целью данного исследования является изучение основных параметров биологического круговорота на начальных стадиях почвообразовательного процесса, изменение данных параметров в ходе эксперимента с течением времени и изучение особенностей биологического круговорота в условиях данного эксперимента по сравнению с биологическим круговоротом в естественных фитоценозах.
Для достижения данных целей были поставлены следующие задачи:
1). Изучение динамики фитомассы растительных сообществ.
2). Изучение химического состава надземной фитомассы и опада, запасов элементов в надземной фитомассе и возврат элементов с опадом.
3 ^Количественная и качественные оценка основных параметров биологического круговорота (зольный состав надземной фитомассы, запасы элементов в надземной фитомассе, количественная характеристика растительного опада, зольный состав растительного опада, возврат элементов с растительным опадом).
Научная новизна.
В литературе практически нет данных о столь длительном и детальном изучении начальных стадий почвообразования в контролируемых условиях. Впервые исследована динамика основных
параметров биологического круговорота с начальных стадий формирования биогеоценозов. Благодаря детерминированности условий почвообразования и формирования фитоценозов выявлено влияние на эти процессы отдельных факторов, в том числе обусловленных особенностями городской среды.
Практическая значимость работы.
Результаты диссертации могут быть использованы при рекультивации территорий (открытая добыча полезных ископаемых, отчуждение земель при строительстве дорожных магистралей), для решения лесокультурных и лесохозяйственных проблем (чистые и смешанные насаждения, рубки ухода и др.). Полученные данные содержат информацию о развитии почв городских территорий и их функциях в городской экосистеме и могут быть использованы при организации землепользования в городах и прогнозе эволюции городских почв и урбанизированных экосистем.
Апробация работы.
Результаты работы представлялись на 1-ой Всероссийской конференции "Лизиметрические исследования почв" (1998г.), VI международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-99", Всероссийской молодежной научной конференции 'Растение и почва" (1999г.), III Съезде Докучаевского общества почвоведов (2000г.), Международном экологическом форуме "Сохраним планету Земля" (2004 г.), на заседании кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ.
Условия и факторы почвообразования Московской области
В связи с тем, что многолетний лизиметрический эксперимент закладывался на территории г.Москвы (Московская обл.) и в ходе его предполагалось изучение особенностей почвообразовательного процесса на покровных суглинках под растительностью, характерной для юга таежной зоны (в которую входит и Московская обл.), целесообразно рассмотреть условия и факторы почвообразования на территории Московской области и отметить особенности почвообразования в г.Москве.
Геологическое строение. Московская область расположена в центральной части русской платформы, которая сложена мощной толщей осадочных пород, залегающих на кристаллическом докембрийском фундаменте. Сам фундамент вследствие колебательных движений земной коры имеет сложный рельеф. Он изобилует как крупными прогибами и поднятиями, так и относительно мелкими выступами и впадинами. Область расположена в самой южной, окраинной части наиболее крупного прогиба кристаллического фундамента, известного под названием Московской синеклизы. В ее пределах мощность осадочных пород колеблется от 2 до 3 тыс. м. В Подмосковье описаны толщи в 1600 м. В них обнаружены остатки девона, карбона, юры и мела. Морских отложений пермского и триасового возраста не найдено.
Характер отложений девона и карбона дает основание предполагать, что в пределах этих эпох было чередование морских условий с континентальными. В меловой период море окончательно покинуло пределы Русской платформы, и с этого времени решающую роль в процессах формирования поверхности приобрели процессы денудации, благодаря которым были снесены значительные массы осадочных толщ и сильно изменен характер строения поверхности.
Верхнемеловые отложения, венчающие осадочную толщу, сохранились только на древних водораздельных массивах и в понижениях доюрского периода. На больших площадях обнажились известняки карбона. Произошло значительное расчленение территории. Последнее особенно резко проявилось в окраинных частях возвышенности. Среди осадочных толщ, слагающих территорию области, много известковых пород - доломитов, известняков, мергелей, встречаются песчаники, глины, а также горизонты песков, гальки, каменного угля, представляющих собой отложения континентальных периодов. Коренные породы редко выходят на поверхность. Обычно они погребены под толщей четвертичных наносов. Выходы коренных пород приурочены к обнажениям в речных берегах, иногда вскрываются они и искусственными карьерами. Отложения юрского периода представлены песками, глинами, известняками. Темноокрашенные глины этих отложений содержат много пирита, фосфорита, гипса и серного колчедана. Они очень плотны, часто являются водоупорным горизонтом. Наиболее крупными событиями четвертичного периода явились эпохи оледенения, резко изменившие весь облик описываемой территории. В ледниковый период область трижды подвергалась действию ледника. В наиболее древнее Лихвинское оледенение ледниковые покровы проникли несколько южнее Москвы. Отложения этого ледника сохранились очень плохо. Они обнаруживаются только в депрессиях древнего рельефа. Их участие в строении поверхности Московской области крайне ничтожно, а влияние на процессы почвообразования практически исключено.
На смену Лихвинскому оледенению пришло Днепровское. Мощные ледяные покровы погребли под своей массой всю территорию области и продвинулись на юг далеко за ее пределы. Движущиеся массы льда значительно переработали рельеф донной поверхности, а при таянии покрыли ее толщей моренных отложений. Целостность моренного плаща позднее была нарушена лишь в долинах рек и крупных впадинах, служивших ложем стока ледниковых вод. Мощность днепровской морены на территории области очень неоднородна и колеблется от 5 до 20 м. Местонахождение наибольших мощностей связано как с современными формами строения поверхности, так и с древним (доднепровским) рельефом. Следовательно, большая мощность морены обусловлена как спецификой ледниковых аккумуляций на различных участках территории, так и степенью их сохранности в последующие периоды. Днепровская морена выходит на поверхность только на сильно эродированных участках. Обычно же она покрыта наносами последующего Московского оледенения или отложениями водно-ледниковых потоков.
Третье, Московское оледенение, захватившее только северную половину области, продвинулось несколько юго-восточнее территории Москвы. Мощность наносов этого оледенения, как правило, не превышает 10 - 17 м и только в единичных случаях больше. Наблюдается постепенное уменьшение толщи моренных отложений с продвижением от северной границы области к югу. Моренные аккумуляции изменили общий облик строения поверхности - сгладили старые и создали новые формы рельефа, частично сохранившиеся на водоразделах и до настоящего времени. Следует отметить, что моренный покров московского оледенения довольно сильно размыт талыми водами как отложившего его ледника, так и последующего - Валдайского, не достигшего границ области. В результате этого целостность моренного покрова была нарушена, а первоначальная мощность - уменьшена. Южнее Москвы морена Московского оледенения сохранилась лишь отдельными островками, обычно приуроченными к водоразделам.
Обводнение приледниковой зоны в период таяния ледников было так велико, что низины превратились в крупные озера или мощные флювиогляциальные потоки, оставившие после себя мощную толщу песчаных наносов. Не избежали в этот период сильного переувлажнения и водораздельные территории. Широкие, не имеющие русл потоки талых вод покрыли обширные равнинные пространства. Воды их постепенно стекали в многоводные низины, оставляя после себя толщу осевшей из них взвеси, покрывшей морену плащом суглинистых и супесчаных отложений.
Насыщенные водой поверхностные слои четвертичных наносов при наличии даже небольших уклонов поверхности сползали по склонам, заполняя впадины. Этому способствовали процессы замерзания и оттаивания, обусловливавшие возникновение мерзлых горизонтов, служивших водоупором и ложем скольжения для оттаявших водонасыщенных масс. В это время, вероятно, имели широкое распространение и вечномерзлые грунты и связанные с ними криогенные процессы (криотурбации, трещиноватость, пучения). Словом, это были периоды значительного развития солифлюкционных и криогенных процессов, которые явились причиной не только перераспределения водонасыщенных масс по рельефу, но и глубокой переработки материала.
Особенности почвообразования в г. Москве
Развитие городских экосистем в отличие от природных определяется не столько естественными природными процессами, сколько деятельностью человека. Поэтому в городе имеет место значительное изменение всех факторов почвообразования (почвообразующих пород, климата, рельефа, растительности).
Почвообразующие породы. Современное почвообразование в городах протекает в естественных почвах, на культурном слое и на грунтах, не измененных почвообразованием или влиянием человека (Почва, город, экология, 1997).
Культурный слой представляет собой исторически сложившуюся систему напластований, образовавшуюся в результате деятельности человека (Авдусин, 1980). Толщина или мощность культурного слоя очень различна и может колебаться от нескольких сантиметров до десятков метров и характеризуется пестротой даже в пределах небольших участков.
Формирование культурного слоя происходит путем поверхностного накопления различного рода материала в результате хозяйственно-бытовой деятельности человека или путем преобразования верхнего природного слоя при строительстве и благоустройстве с привносом в естественную почву посторонних материалов. В состав культурного слоя в современных городах входят самые разнообразные объекты - битый кирпич, камень, строительный мусор, различные предметы домашнего обихода, заброшенные фундаменты зданий, погреба, колодцы, бревенчатые и дощатые настилы, булыжные и асфальтовые покрытия. Среди этих отложений обычно преобладает строительный мусор. Все эти напластования культурного слоя в разное историческое время выполняли роль почвы, приобретали черты ее строения и таким образом культурный слой представляет собой разновозрастную систему погребенных городских почв. Территория древних крупных городов (в том числе и Москвы) может быть разделена на две основные зоны: зону древнего поселения с широко развитым культурным слоем и сформированными мощными урбаноземами и зону молодой застройки со слабо развитым культурным слоем, свежими и старыми грунтами, на которых сохраняются естественные почвы разной степени нарушенности и формируются маломощные слаборазвитые урбаноземы.
Грунты. Весь спектр рыхлых осадочных отложений и горных пород, распространенных в окружающей природе, встречаются и в городе. Тип грунта или смесь различных грунтов влияет на свойства почв и почвообразовательные процессы и на осуществление почвой экологических функций. Поэтому в городских почвах почвенные свойства главным образом зависят от характеристик субстратов.
В городах происходит глубокое изменение грунтов, так заложение фундаментов наземных сооружений простирается до глубины 35, метрополитена до 60 - 100 м. Это приводит не только к перемешиванию грунтов, но и меняет направление стоков подземных вод, а, следовательно, и почвенно-геохимических потоков. Таким образом, формирование городских почв может происходить следующими путями: а) почва на культурном слое; б) почва на перемешанных, насыпных или намывных грунтах, состоящих из органо-минерального почвенного материала (почва на смеси остатков естественных почв); в) почва на свежих насыпных или намывных грунтах (почва на грунте). В вышеперечисленных грунтах необходимо различать чистые грунты и токсичные (содержащие тяжелые металлы и токсичные вещества). Изменения фунтов в городе может происходить разными путями: перемещением, перерытием, насыпанием. После насыпания грунты наиболее рыхлые. При формировании почв на насыпных грунтах наблюдается глубокое проникновение по профилю органических (в том числе и некоторых опасных соединений) и питательных веществ (особенно фосфатов), тяжелых металлов, в то время как природные почвы обогащены только в верхних горизонтах. Встречаются в городах и намывные грунты. Насыпные и перемешанные субстраты с большим количеством строительного мусора имеют повышенную щелочность.
Климатические особенности. Человек, построивший большие города, оказал активное воздействие не только на ландшафт, но и на климат. Некоторые исследователи (Дубинский, Филоненко, 1978; Муравьева, 1978) настаивают на необходимости выделения такой разновидности климата как городской.
Отличия в климате города и окрестностей иногда равнозначны передвижению на 200 - 300 км к югу. В городской атмосфере создаются очаги тепла и пыли, которые существенно влияют на температуру воздуха и осадки (Беттен, 1985). Суточный ход температуры в городе выражен не так резко, как в окрестностях, и его амплитуда зависит от времени года и состояния облачности. Центр города в среднем теплее, чем его окраины и окрестности. Увеличение плотности застройки и заасфальтированных территорий с 20 до 50% повышает разность максимальных летних температур в центре и окрестностях города с 5 до 14С. Очаг тепла над городом отмечается и в суточных минимумах температур.
Большие размеры города, в частности Москвы, оказывают активное воздействие на климат. Климат центра Москвы и ее окраин значительно различаются. Так средние годовые температуры воздуха в центре по сравнению с окраиной увеличиваются и разница составляет 2,0 - 2,6С. Разница суточных температур в центре и за городом может достигать 11 - 14С. Температура поверхности городской почвы до 10С выше, чем в окружающей местности; одновременно почва изнутри подогревается городской теплосетью.
Повышенная конвективность атмосферы города, а также ее техногенная запыленность приводят к увеличению над городом числа гроз, росту интенсивности ливней и общего числа осадков. Зимние осадки могут достигать 150, летние 115% от нормы. Годовые суммы осадков повышены в Москве на 25% (Почва, город, экология, 1997), что соизмеримо с эффектом преднамеренного воздействия на облачность. Сток с урбанизированной территории вдвое выше природного. Все эти обстоятельства делают индустриальные города очагами плоскостной и овражной эрозии даже там, где она раньше не проявлялась. Специфика городского климата приводит к изменениям физико-химических и биологических процессов в почве. Хотя по абсолютным величинам в городе выпадает больше осадков, но реально в почву их попадает меньше, поскольку происходит сброс дождевой воды в коллекторы и уборка снега.
Биологический круговорот на лизиметрах, занятых лесными насаждениями
По содержанию водорастворимого органического вещества почвы лизиметров не имеют четких различий. Сравнение полученных результатов с литературными данными показало, что в естественных условиях содержание водорастворимого органического вещества на порядок больше. Причиной этого, вероятно, является ослабленная микробиологическая деятельность, в результате чего замедляется процесс разложения органических остатков. В гумусоаккумулятивном горизонте диагностируется увеличение рН по сравнению с исходной породой (5,98 и 5,45 соответственно), что обусловлено накоплением Са в результате пылевого загрязнения и биологической аккумуляции. В почвах, развивающимися под лесными фитоценозами, значения рН уменьшаются с глубиной. Содержание обменных и водорастворимых форм Са и Mg максимально в гумусоаккумулятивных горизонтах и с глубиной уменьшается до значений, свойственных почвообразующей породе. Потенциальная кислотность под лесными фитоценозами увеличилась. Под хвойными насаждениями максимум обменной кислотности приходится на гумусоаккумулятивный горизонт. Изменение показателей почвенной кислотности обусловлено разными причинами: величина рН увеличивается в результате образования бикарбоната кальция, поступающего с техногенной пылью, обменная кислотность увеличивается в почвах, где трансформация опада приводит к образованию кислых продуктов. Значения ЕКО в молодых почвах зависят от содержания органического вещества. Максимальные величины свойственны горизонтам гумусонакопления, с глубиной значения ЕКО резко уменьшаются. В почвах, где нет постоянного растительного покрова и содержится мало органического вещества, ЕКО практически не изменилось. ППК суглинка был на 84% насыщен обменными основаниями. В результате почвообразования насыщенность основаниями увеличилась в почвах пара (94%). В других почвах насыщенность ППК не изменилась или увеличилась очень незначительно, поскольку поступление Са компенсируется ростом гидролитической кислотности.
Качественный состав гумуса почв, формирующихся под разной растительностью, различен (таблица 9). В почвах под хвойными фитоценозами отношение Сгк/Сфк составляет 0,38, что на 0,3 единицы меньше, чем под широколиственным фитоценозом и на 0,4 единицы меньше, чем под многолетними травами (Савельев, 2001). В составе гуминовых и фульвокислот преобладает фракция, прочно связанная с полуторными окислами и глинистыми минералами: доминирует ФКЗ (19,3% от общего углерода). Доля гумусовых кислот, находящихся в свободной форме, невелика (ФК1 - 6,3%»). Гуминовые кислоты, связанные с кальцием, содержатся в минимальном количестве. Значения оптической плотности гуминовых кислот изменяются в пределах 0,01 - 0,04. это свидетельствует о сильно развитой алифатической части молекулы ГК. Величины такого порядка характерны для подзоны подзолистых почв средней тайги (Орлов и д.р., 1996) Вероятно, гуминовые кислоты относятся к бурой фракции (БГК), отличающейся более низкими значениями оптической плотности щелочных растворов. Отмеченные особенности гумуса почв лизиметров, вероятно, объясняются природой гуминовых кислот: БГК очень слабо взаимодействуют с Са и отдают его в раствор при действии воды, при этом значительно более прочная связь образуется с полуторными окислами (Пономарева, Плотникова, 1980). Это обусловливает низкое содержание ГК2 на фоне обильного поступления Са с пылью сумма фракций гуминовых кислот занижена по сравнению с фоновыми дерново-подзолистыми почвами, что наиболее заметно в почве под еловыми насаждениями (11,8% от общего углерода). Содержание фульвокислот не отличается от зрелых зональных почв (31,7%). Таким образом, разница компенсируется за счет более высокого содержания гумина. Доля гумина в составе гумуса уменьшается от древесных насаждений к многолетним травам (от 56,6 до 38,5% соответственно). Это может быть обусловлено полнотой превращения органических остатков в гумусовые кислоте. С другой стороны, потеря гуминовыми кислотами способности к растворению в щелочи может являться результатом изменения коллоидно-химических свойств, вызванного высушиванием, промораживанием и взаимодействием гуминовых кислот с минеральной частью почвы (Кононова, 1963).
Биологический круговорот в смешанных насаждениях. Сообщества, представленные смешанными породами (ель, дуб, клен), также имеют свои особенности. Они создают большую, чем чисто еловые насаждения, фитомассу (156,26 против 124,92т/га). При этом если фитомасса ели в 1999 по сравнению с 1972 г. значительно увеличилась (с 37,79 до 151,15т/г), то фитомасса широколиственных пород (дуба и клена) уменьшилась с 17,88 до 1,44т/га (дуб) и с 25,03 до 3,67 т/га (клен) (таблица 10). Таким образом, доля лиственных пород в фитомассе в 1999г.
Биологический круговорот на лизиметрах, занятых сельскохозяйственными культурами
Для начала следует отметить особенности луговых биогеоценозов по сравнению с другими. Так же, как и в других типах биогеоценозов, на лугах биоценоз образован двумя функционально различными группами организмов - автотрофами (главным образом фототрофами) и гетеротрофами (Работнов,1984). Основной фототрофный компонент луговых биоценозов - мезофильные травы - в результате своей фотосинтетической деятельности определяют их энергетику и совместно с гетеротрофами оказывает наибольшее воздействие на среду. Другие фототрофы (мхи, водоросли) имеют гораздо меньшее значение для организации и энергетики луговых биоценозов. Луга, как и другие биогеоценозы, находятся под воздействием различных факторов: атмосферных, гидрологических, биогенных, антропогенных. Особенно велико значение воздействия на них различных форм влияния человека, использующего их как пастбища и сенокосы. Для многих типов лугов решающим является и воздействие гидрологических факторов, нередко определяющее возможность существование лугов в регионах с небольшим количеством атмосферных осадков.
Надземные органы луговых травянистых растений образуют травостой, особый биогеоценотический горизонт, характеризующийся сильно выраженной сезонной динамичностью. Длительность жизни надземных побегов луговых трав (за исключением стелющихся побегов) не превышает года. Сезонная динамичность травостоев усиливается в связи с отчуждением надземных органов трав при стравливании их скотом или при скашивании. Размещаясь в пределах сравнительно небольшого объема надземной среды, в течение только части года луговые травостои оказывают значительно меньшее влияние на формирование фитоклимата, чем лесные древостой, к тому же фитоклимат лугов характеризуется резко выраженной сезонной изменчивостью. Из-за относительно небольшой средообразующей способности луговых трав для лугов характерна более резко выраженная по сравнению с лесными и кустарниковыми биогеноценозами динамичность, обусловленная различиями в метеорологических и гидрологических условиях отдельных лет.
Многолетние травы на почвенных лизиметрах первый раз были посеяны в 1967 году. Посев трав (кроме клевера) был произведен в рядки через 10 см друг от друга, в которые высевалась смесь трав из расчета: тимофеевка луговая (Phleum pratense L.) - 4 кг/га; райграс пастбищный (Lolium perenne L.) - 12 кг/га; ежа сборная (Dactylis glomerata L.) - 4 кг/га; клевер луговой (Trifolium pratense L.) был посеян вразброс - 12 кг/га. Во все четыре лизиметра было внесено по 154 г. аммиачной селитры и по 360 г. суперфосфата. Минеральные удобрения равномерно разбрасывали по всей поверхности лизиметра и заделывали граблями. После 14 лет вегетации лизиметры в течение года находились в состоянии черного пара и в 1982 г. был проведен второй посев трав, состоящий из 60% злаков и 40% бобовых без внесения минеральных удобрений. Видовой состав посева следующий: клевер луговой (Trifolium pretense L.), клевер гибридный (Trifolium hybridum L.), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.), люцерна хивинская (сорт Medicago sativa L.), козлятник восточный (Galega orientalis Lam.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.), лисохвост луговой (Alopecurus pratensis L.), овсяница луговая (Festuca pratensis Hubs.), овсяница красная (Festuca rubra L.), мятлик луговой (Poa pratensis L.), полевица белая (Agrostis stolonifera L.), костер безостый (Bromus inermis Leys.). Таким образом, по флористическому составу, эдафическим условиям и способу возникновения данное растительное сообщество можно отнести к категории сукцессионных первичных лугов, возникающих на новых субстратах, но искусственного происхождения.
В результате анализа данных по надземной фитомассе за годы наблюдения (1982 - 1999 г.г.) можно сделать вывод, что многолетние травы лизиметрического опыта характеризуются высокой урожайностью (средняя - 53,42 ц/га, таблица 22) и в целом по этому показателю превосходят естественные фитоценозы. Эти показания несколько выше, чем средние данные за первые 12 лет наблюдения (44 ц/га, таблица 23). Исследования Левиной (1977), Серовой (1977) и других показывают, что величина биологической продуктивности растительного сообщества, особенно если речь идет о растениях сельскохозяйственных севооборотов, в большой мере связана со степенью окультуренности почв и внесением удобрений. Тенденция увеличения биологической продуктивности в травяных сообществах лизиметров с годами может быть связана с улучшением условий минерального питания растений, связанных с обогащением верхнего слоя почвогрунта биофильными элементам, поступившими туда в результате биологического круговорота элементов. Выявленные некоторые, иногда значительные (29,17 - 92,14 ц/га) флуктуации продуктивности многолетних трав (рисунок 5) - явление, нередкое для луговых сообществ (Базилевич, 1958;Алексеенко, 1988). Работнов (1984) отмечает, что на лугах от года к году происходят значительные изменения их урожайности и количественного соотношения видов, образующих луговые фитоценозы. Причинами разногодичной изменчивости луговых фитоценозов являются изменения условий произрастания луговых растений, связанные с различиями в метеорологических и гидрологических условиях различных лет; особенности жизненного цикла некоторых компонентов луговых фитоценозов; колебания численности фитофагов и фитопаразитов; различия в форме и интенсивности воздействия человека.
