sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S0373244417040041sergeogr-583Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsНОВЫЕ ОЦЕНКИ ЗАПАСОВ ФИТОМАССЫ И  ЧИСТАЯ ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ СИБИРИ И  КАЗАХСТАНАPHYTOMASS STOCK AND NET PRIMARY PRODUCTION IN THE STEPPE ECOSYSTEMS OF SIBERIA AND KAZAKHSTANТитляноваА. А.TitlyanovaA. A.

Новосибирск

Novosibirsk

argenta@issa.nsc.ruШибареваС. В.ShibarevaS. V.

Новосибирск

Novosibirsk

argenta@issa.nsc.ruФГБУН Институт почвоведения и агрохимии СО РАНРоссияInstitute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesRussian Federation201713082017044355Copyright © Титлянова А.А., Шибарева С.В., 20172017Титлянова А.А., Шибарева С.В.Titlyanova A.A., Shibareva S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/583

Рассматривается массив данных о  запасах различных фракций фитомассы, надземной (ANP) и  подземной (BNP) чистой первичной продукции в  степных экосистемах, лежащих в пространстве от 65° до 117° в.д. и от 50° до 56° с.ш. Данные получены разными исследователями, работавшими по единой методике. В надземном ярусе различия между степями проявляются достаточно четко: усредненный максимальный запас зеленой фитомассы меняется в пределах 70 (опустыненная) – 310 г/м2 (луговая степь). С продвижением на восток зеленая фитомасса уменьшается. Средние величины ANP лежат в пределах от 160 до 540 г/м2 . год. В противоположность надземному ярусу запасы живых и  мертвых подземных органов и  величины подземной продукции мало отличаются друг от друга в луговых, настоящих и сухих степях. Запасы живой подземной фи­ томассы лежат в пределах 800–1400 г/м2 , подземной продукции (BNP): 1060–2300 г/м2 . год в слое почвы 0–30 см. Чем суше степи, тем большая доля фитомассы сосредоточена в подземном ярусе. В зиму степные экосистемы уходят со значительным (около 1000 г/м2 ) запасом живых подземных органов. Благодаря живым корням, корневищам, узлам кущения, сохраняющимся в  почве, растения переживают неблагоприятные для зеленой фитомассы периоды морозов, засухи и тяжелой пастбищной нагрузки. Подземный ярус – хранилище биоразнообразия степей.

The article reviews data on different phytomass fractions and aboveground (ANP) and belowground (BNP) net primary production in steppe ecosystems between LE65° and 117° and NL 50° and 56°. The data were obtained by different researchers, employing the same methods. The differences between steppes in the aboveground layer were quite distinct: the average maximum green phytomass content varied from 70 g/m2 (deserted steppe) to 310 g/m2 (meadow steppe). Green phytomass decreased eastward. The average values of ANP were in the range from 160 to 540 g/m2 per year. In contrast to the aboveground phytomass, living and dead belowground plant parts and belowground production was found to be close to the ones in other steppe ecosystems, i.e. meadow, true and dry steppes. The living aboveground phytomass was shown to vary between 800–1400 g/m2 , while belowground production ranged 1060–2300 g/m2 per year. Thus the drier the steppes, the greater the phytomass portion concentrates in soils. Before winter steppe ecosystems store and save significant amount (nearly 1000 g/m2 ) of living belowground plants organs. Due to living roots, rhizomes, tillering nodes that remain in soil, plants survive over the periods unfavorable for green phytomass development, such as frosts, droughts and heavy grazing pressure. The belowground layer safe keeps the biodiversity in steppes.

cтепифитомассанадземные органыживые подземные органы растениймертвая подземная фитомассачистая первичная надземная продукцияпервичная подземная продукцияsteppesphytomassaboveground living plant organsbelowground living plant organsdead belowground phytomassaboveground net primary productionbelowground primary productionReferencesБазилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.Bazilevich N.I. Biologicheskaya produktivnost’ ekosistem Severnoi Evrazii [Biological Productivity of Ecosystems of Northern Eurasia]. Moscow: NaukaPubl, 1993. 293 p.Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 381 с.Bazilevich N.., Titlyanova A.A. Bioticheskii krugovorot na pyati kontinentakh: azot i zol’nye elementy v prirodnykh nazemnykh ekosistemakh [Biotic Cycle on Five Continents: Nitrogen and Ash Elements in Natural Terrestrial Ecosystems]. Novosibirsk: Publ. House of SB RAS, 2008. 381 p.Гордеева Т.К., Казанцева Т.И., Даважамц Ц. Продуктивность // Пустынные степи и северные пустыни Монгольской Народной Республики. Ч. 2. Л.: Наука, 1981. С. 166–172.Gordeeva T.K., Kazantseva T.I., Davazhamts Ts. Productivity. In Pustynnye stepi i severnye pustyni Mongol’skoi Narodnoi Respubliki, chast’ 2 [Desert steppe and the Northern desert of the Mongolian People’s Republic, part 2]. Leningrad: Nauka Publ., 1981, pp. 166–172. (In Russ).Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л.: Наука, 1991. 146 с.Lavrenko E.M., Karamysheva Z.V., Nikulina R.I. Stepi Evrazii [Steppes of Eurasia]. Leningrad: Nauka Publ., 1991. 146 p.Мордкович В.Г., Шатохина Н.Г., Титлянова А.А. Степные катены / Отв. ред. С.С. Трофимов. Новосибирск: Наука, 1985. 115 с.Mordkovich V.G., Shatokhina N.G., Titlyanova A.A. Stepnye kateny [Steppe Catena], S.S. Trofimov, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1985. 115 p.Национальный атлас России. Карта растительности / Отв. ред. А.В. Бородко. Т. 1. М.: ООО “Изд-во Астрель”, 2004. С. 370–371.Nacional’nyi atlas Rossii. Karta rastitel’nosti [National Atlas of Russia. The Vegetation Map], A.V. Borodka, Ed. vol. 1, Moscow: Astrel Publ., 2004, pp. 370–371. (In Russ).Самбуу А.Д. Пастбищные дигрессии и восстановительные смены степной растительности в Туве // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. URL: www.science-education.ru/111–10136.Sambuu A.D. Pasture digression and restoration of steppe vegetation change in Tuva. Modern Problems of Science and Education, 2013, no. 5. URL: www.scienceeducation.ru/111–10136. (In Russ.).Снытко В.А., Нефедьева Л.Г. Настоящие степи Забайкалья, Читинская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1988. С. 49–58.Snytko V.A., Nefed’eva, L.G. True steppes of Transbaikalia, Chita region. In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grass Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ. Sib. otdelenie,1988, pp. 49–58. (In Russ).Снытко В.А., Нефедьева Л.Г., Дубынина С.С. Травяные экосистемы Назаровской впадины, Красноярский край // Биологическая продуктивность травяных экосистем / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1988. С. 88–98.Snytko V.A., Nefed’eva, L.G., Dubinina S.S. The grasslands of the Nazarovskaya basin, Krasnoyarsk region. In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grass Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ. 1988, pp. 88–98. (In Russ).Титлянова А.А. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах / Отв. ред. Н.И. Базилевич. Новосибирск: Наука, 1977. 219 с.Titlyanova A.A. Biologicheskii krugovorot ugleroda v travyanykh biogeocenozakh [Biological Cycle of Carbon in Grass Ecosystems], N.I. Bazilevich, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1977. 219 p.Титлянова А.А. Сухая степь Казахстана // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Наука: Новосибирск, 1988. С. 109–128.Titlyanova A.A. Dry steppe of Kazakhstan. In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grassland Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1988, pp. 109–128. (In Russ).Титлянова А.А. Сравнительный анализ продуктивности Центрально-азиатских и Причерноморско-Казахстанских степей // Степи Центральной Азии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. С. 174–200.Titlyanova A.A. Comparative analysis of the productivity of Central Asian and Black Sea-Kazakhstan steppes. In Stepi Tsentral’noi Azii [Steppes of Central Asia]. Novosibirsk: SB RAS Publ., 2002, pp. 174–200. (In Russ).Титлянова А.А., Косых Н.П., Миронычева-Токарева Н.П., Романова И.П. Подземные органы растений в травяных экосистемах / Отв. ред. В.Г. Мордкович. Новосибирск: Наука, 1996. 128 с.Titlyanova A.A., Kosykh N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Romanova I.P. Podzemnye organy rastenii v travyanykh ekosistemakh [Underground Organs of Plants in Grassy Ecosystems], V.G. Mordkovich, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1996. 128 p.Титлянова А.А., Миронычева-Токарева Н.П., Романова И.П., Косых Н.П., Кыргыс Ч.О., Самбуу А.Д. Продуктивность степей // Степи Центральной Азии / Отв. ред. В.А. Хмелев. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. С. 95–165.Titlyanova A.A., Mironycheva-Tokareva N.P., Romanova I.P., Kosykh N.P., Kyrgys Ch.O., Sambuu A.D. The Productivity of the steppes. In Stepi Tsentral’noi Azii[­Steppes of Central Asia], V.A. Khmelev, Ed. Novosibirsk: SB RAS Publ., 2002, pp. 95–165. (In Russ).Титлянова А.А., Самбуу А.Д., Шибарева С.В. Пастбищная сукцессия в Центральной Азии – фактор природных антропогенных процессов. Глобальные экологические процессы / Матер. научн. конф. (Москва, 2–4 октября 2012). Москва. С. 100–107.Titlyanova A.A., Sambuu A.D., Shibareva S.V. Pasture succession in the Central Asia factor of natural anthropogenic processes. In Global’nye ekologicheskie processy: Materialy nauchnoi konferentsii [Global Environmental Processes: Materials of Scientific Conference, Moscow, 2–4 October 2012. Moscow, pp. 100–107. (In Russ).Титлянова А.А., Самбуу А.Д., Шибарева С.В. Развитие круговорота в ходе залежной сукцессии. Математическое моделирование в экологии / Матер. IV научн. конф. с международ. уч., 18–25 мая 2015, г. Пущино, ИФХиБПП. С. 184–186.Titlyanova A.A., Sambuu A.D., Shivareva S.V. Development cycle during the fallow succession. In Matematicheskoe modelirovanie v ehkologii: Materialy IV nauchnoi konferentsii [Mathematical Modeling in Ecology: Materials of IV Scientific Conference, May 18–25, 2015], Pushchino, pp. 184–186. (In Russ).Хакимзянова Ф.И. Сукцессия восстановления в настоящей степи Хакасии //Биологическая продуктивность травяных экосистем / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1988. С. 42–49.Khakimzyanova F I. Succession in restoration of this steppe of Khakasia.In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grass Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1988, pp. 42–49. (In Russ).Шатохина Н.Г. Влияние хозяйственной нагрузки на структуру степей Западной Сибири и Казахстана // Продуктивность сенокосов и пастбищ / Отв. редактор А.А. Титлянова. Новосибирск: Наука, 1986. С. 64–67.Shatokhina N.G. The impact of economic pressures on the structure of the steppes of Western Siberia and Kazakhstan. In Produktivnost’ senokosov i  pastbish [Productivity of Hayfields and Pastures], A.A. Titlyanova, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1986, pp. 64–67. (In Russ).Шатохина Н.Г. Луговые степи и остепненные луга Западной Сибири, Новосибирская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1988. С. 78–88.Shatokhina N.G. Meadow steppes and steppe meadows of Western Siberia, Novosibirsk region. In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grass Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1988, pp. 78–88. (In Russ).Шатохина Н.Г. Настоящая степь Казахстана, Целиноградская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем / Отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Наука, 1988. С. 32–42.Shatokhina N.G. This steppe of Kazakhstan, Tselinograd region. In Biologicheskaya produktivnost’ travyanykh ekosistem [Biological Productivity of Grass Ecosystems], V.B. Il’in, Ed. Novosibirsk: Nauka Publ., 1988, pp. 32–42. (In Russ).Dawson L.A., Grayston S. J., Murray P. J., Cook R., Gange A.C., Ross J.M., Pratt S.M., Duff E. I., and Treonis A. Influence of pasture management (nitrogen and lime addition and insecticide treatment) on soil organisms and pasture root system dynamics in the field // Plant Soil. 2003. V. 255. P. 121–130.Dawson L.A, Grayston S.J, Murray P.J, Cook R., Gange A.C., Ross J.M., Pratt S.M., Duff E.I., Treonis A. Influence of pasture management (nitrogen and lime addition and insecticide treatment) on soil organisms and pasture root system dynamics in the field. Plant Soil, 2003, vol. 255, pp. 121–130.Foster R.C. Microenvironments of soil microorganisms // Biol. Fertil Soils. 1988. № 6. P. 189–203.Foster R.C. Microenvironments of soil microorganisms. Biol. Fertil Soils, 1988, no.6, pp. 189–203.Van der Putten W.H., Bardgett R.D., de Ruiter P.C., Hol W.H., Meyer K.M., Bezemer T.M., Bradford M.A., Christensen S., Eppinga M.B., Fukami T., Hemerik L., Molofsky J., Schädler M., Scherber C., Strauss S.Y., Vos M., and Wardle D.A. Empirical and theoretical challenges in aboveground – belowground ecology // Oecologia. 2009. V. 161. P. 1–14.Van der Putten W.H., Bardgett R.D., de Ruiter P.C., Hol W.H., Meyer K.M., Bezemer T.M., Bradford M.A., Christensen S., Eppinga M.B., Fukami T., Hemerik L., Molofsky J., Schädler M., Scherber C., Strauss S.Y., Vos M., Wardle D.A. Empirical and theoretical challenges in aboveground – belowground ecology. Oecologia, 2009, vol. 161, pp. 1–14.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.