CC BY
90
Флористический анализ и продуктивность фитоценозов Оренбургского района
Т.Н. Васильева, к.б.н., Ф.Г. Бакиров, д.с.-х.н., ФГБУН Оренбургский НУ УрО РАН
Южный Урал является одной из наиболее антропогенно изменённых территорий России. Естественные сенокосы и пастбища, занимающие около половины его территории, в основном деградированные. Их продуктивность из-за перепаса снизилась в 3—5 раз по сравнению с недеградированной целиной, ухудшился видовой состав. Основными сообществами на территории Оренбуржья являются настоящие дерновинно-злаковые степи. Различные растительные сообщества отличаются показателями продуктивности общей биомассы и поставляют в почву органическое вещество, различное по составу [1—3]. Луговые массивы поймы р. Урала находятся в неудовлетворительном состоянии, так как применяется примитивное лугопользование. В результате отмечается сильное засорение участков ядовитыми и сорными видами растений. Для увеличения продуктивности травостоя необходимо разработать и осуществить меры по улучшению природных кормовых угодий.
Цель работы — провести флористический анализ и оценку продуктивности фитоценозов Оренбургского района в зависимости от влияния эколого-фитоценотических факторов.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Зонирование участков. Сравнительный анализ систематического разнообразия флоры Оренбургского района;
2. Исследование влажности почв реперных участков;
3. Изучение динамики урожайности надземной фитомассы растительных формаций района исследования;
4. Определение взаимосвязи фитоценозов с почвенным составом и обеспеченностью водой.
Научная новизна исследования заключается в изучении флористического состава и динамики урожайности луговых сообществ Оренбургского района. Получены данные по структурным изменениям луговых фитоценозов в результате антропогенного влияния и изменения условий обитания.
Объекты и методы исследования. Полученные сведения о влажности почв Оренбургского района являются результатом полевых исследований, проводившихся в течение 2014 г. и включавшие маршрутное обследование почв на участках с отбором проб по выделенным слоям (0—10, 10—20, 30—40, 40—50 см). Для определения влажности почв все реперные участки расклассифицировали: пойменные участки (1, 2, 3, 9, 16); участки низин (5, 22, 23); почвы населённых пунктов или нецелевого назначения, урбанозёмы (4, 8); реперные участки склонов и возвышенностей (6, 7, 15, 18, 20, 21), реперные участки, расположенные в степях (10, 11, 12, 14, 17); реперные участки, расположенные в лесополосе (13, 19).
При изучении продуктивности лугов использовали общепринятые методики [4, 5]. Продуктивность сообществ приведена по данным абсолютно сухого вещества, за исключением тех случаев, когда анализировали массу травостоя в растущем состоянии. Фитомассу травяно-кустарничкового яруса учитывали методом учётных площадок размером 1 х 1 м. С каждой пробной площади взято не менее 20 образцов. Для выявления особенностей пространственной структуры и продуктивности фитоценозов выделено 23 реперных участка, отличающихся флористическим составом и структурой, по эдафическим факторам все участки представляют собой типичный экологический ряд. Производим таксономическую идентификацию собранных растений [6, 7].
Результаты исследований. На первом этапе исследования определеляли и анализировали образцы почв Оренбургского района. Основной
целью такого изучения явилось установление типичных и специфических черт почв района. Исходный почвенный покров коренных ландшафтов Оренбургского района представлен сочетанием почв, характерных для степной зоны Южного Предуралья, — южными чернозёмами. Почвенный покров участков исследования был представлен естественными почвами и природно-техногенными почвами — урбочернозёмами.
Наличие воды в почве — это одно из самых важных условий химических, биологических, физико-химических процессов.
На рисунках 1, 2 видно, что пойменные и низинные луга увлажнены лучше, чем участки, расположенные на склонах и возвышенностях (гора Гребени, уч. № 5), урбанозёмах (к-з им. Ленина, уч. № 8).
Флористический состав является важнейшим признаком фитоценозов [3]. Изучение флористического состава и строения фитоценозов (различных типов сенокосов или пастбищ) необходимо для выяснения экологических и биологических условий произрастания растений, а также влияния на них факторов внешней среды. По количественному и проективному участию соответствующих экологических типов растений в образовании естественных кормовых угодий можно судить об особенностях водного, теплового, воздушного режима, а также о реакции почвенной среды. Это позволит более правильно выбрать способы рационального использования и улучшения сенокосов.
Для исследования были собраны образцы травянистых видов растений и проанализирована
^ % 10 20
30
^ % 10 20
30
10 см
20 см
I 30 см ю
£
40 см
50 см
Г 1
п Г
1 4 ^ /
4 1/ ^ У ■ 1 / (
10 см
20 см
I 30 см £
40 см
50 см
к
* 1 1* \ \ 11 1
1 1 \ . !
£ 1 У
* 1* лГ 11*
• пойма ■ низины склоны, возвышенн. степи 1 лесополоса урбанозёмы
Рис. 1 - Характер увлажнения почв весной
в зависимости от рельефа местности
Рис. 2 - Характер увлажнения почв осенью в зависимости от рельефа местности
0
0
частота встречаемости видов, относительная плотность популяций на всех 23 реперных участках Оренбургского района (табл. 1).
В период исследования было определено 240 видов растений, относящихся к 36 семействам. Самым многочисленным было семейство Asteraceae, включающее 49 видов (Achilleae, Artemisia, Cirsium, Carduus и др.). Из малочисленных зарегистрировано 13 семейств с одним видом, 5 семейств с двумя видами, 4 семейства с тремя видами. Наиболее многочисленное семейство в видовом отношении Asteraceae Dumort (49 видов), Poaceae Barnhart (35 видов), Fabaceae Lindl (21 вид), Rosaceae Juss — 18, Brassicaceae Burnett — 14, Chenopodiaceae Vent. и Apiaceae Lindl (13 видов). По видовому многообразию реперные участки можно расположить в порядке убывания: участок № 9 (85 видов — 30 семейств), № 22 (82 вида — 23 семейства), участок № 4 (78 видов — 28 семейств), участок № 3 (77 видов — 20 семейств), участок 12 (77 видов — 20 семейств), участок № 8 (67 видов — 21 семейство).
Анализ видового состава изученных лугов показывает, что соотношение видов, относящихся к разным группам растений, отражается на распределении фитомассы между ними. В результате исследования продуктивности воздушно-сухой биомассы реперных участков можно выстроить следующий ряд: пойменные участки с биомассой растений 2,88 т/га < степные участки 1,76 т/га < участки лесополосы 1,57 т/га < участки склонов 0,41 т/га < участки возвышенностей 0,28 т/га (табл. 2). Продуктивность пойменного луга в основном зависит от характера затопления. Продуктивность степных участков обусловлена содержанием влаги
в почвах и погодными условиями, но в основном феносостоянием растений. Надземная фито-масса включает вегетативную часть и подстилку. В период вегетации масса луговой подстилки возрастает, причём основную долю составляют злаки (табл. 2), к концу вегетации масса накопленной луговой подстилки максимальная. Подстилка луговых фитоценозов составляет энергетический потенциал биогеоценоза, так как основную массу представляет опад текущего года, микроорганизмы, грибы, бактерии, гумифицирующиеся растительные остатки [3].
В целом строение фитомассы реперных участков неоднородно — это зависит от видового состава травостоя, от многообразия видового состава растений, от общего проекционного покрытия, от влияния эколого-феноценотических факторов. Выполняемые нами исследования видового состава и продуктивности степных биоценозов, а также в дальнейшем разработка технологии их восстановления и эксплуатации позволят повысить продуктивность и качество травостоев естественных степей.
Выводы:
1. В условиях естественной эволюции пойменных и дельтовых ландшафтов различаются три сукцессионных генетических ряда развития растений: на прирусловых валах, межрусловых равнинах и русловых понижениях.
2. При систематическом анализе флоры высших сосудистых растений было выявлено 240 видов растений, относящихся к 36 семействам. Преобладают семейства Asteraceae, включающие 49 видов (Achilleae, Artemisia, Cirsium, Carduus и др.).
1. Краткая ботаническая характеристика реперных участков
№ участка Луг Формация ОПП, % Средняя высота травостоя, см Количество
семейств видов
1 пойменный осоково-злаковая 60-70 70 16 37
2 пойменный кострецово-полыневая 60-50 40-60 21 56
3 пойменный разнотравно-мятликовая 60-70 50-75 20 77
4 суходольный расторопшево-полыневая 40-60 60-100 23 82
5 низинный разнотравно-злаковая 60-70 60-75 19 65
6 суходольный полынно-ковылковая 40-60 40-50 17 49
7 суходольный полынная 20-30 20-35 12 19
8 суходольный разнотравно-донниковая 40-60 50-60 21 67
9 пойменный разнотравно-мятликовая 50-70 60-70 30 85
10 остепнённый ковылково-злаковая 40-60 48-55 11 42
11 остепнённый австриакополынево-ковылковая 40-60 30-50 25 54
12 остепнённый разнотравно-злаковая 40-60 60-65 20 77
13 остепнённый разнотравно-злаковая 40-60 50-60 26 64
14 остепнённый ковылково-злаковая 40-60 40-55 15 51
15 суходольный мохнатогрудницево-типчаковая 30-40 20-35 6 19
16 пойменный разнотравно-мятликовая 50-70 50-70 20 60
17 остепнённый житняково-злаковая 40-60 10-30 11 35
18 остепнённый австкиако-полыневая 40-60 45-60 13 43
19 остепнённый разнотравно-злаковая 40-60 50-70 20 51
20 остепнённый чернобыльно-полыневая 40-60 60-80 8 31
21 остепнённый полынково-ковылковая 40-60 50-70 10 33
22 низинный разнотравно-камышовая 50-70 60-120 28 78
23 остепнённый разнотравно-кострецовая 50-70 50-70 15 36
Примечание: ОПП, % — общее проекционное покрытие
2. Биомасса растений реперных участков в конце вегетационного периода
Реперные участки Месторасположение реперных участков Воздушно-сухая масса, г Луговая подстилка
г/м2 т/га г/м2 т/га
Пойменные реперные участки 1, 2, 3 - участки пойм р. Урала, участки 9, 16 - участки пойм р. Сакмары 288,52 2,88 92,64 0,92
Степные реперные участки № 10 - 600 м от к-за им. Ленина, № 11 - 1 км от нового посёлка Татарская Каргала, № 12 - 1 км от нового посёлка Татарская Каргала, № 14 - район с. Майорского, № 17 - район к-за им. Ленина 176,62 1,76 24,95 0,24
Лесополосы реперные участки № 13 - посадка с. Майорского, № 19 - лесополоса района к-за им. Ленина 157,94 1,57 46,6 0,46
Склонов реперные участки № 6 - склон г. Гребени, № 23 - район к-за им. Ленина, склон оврага 40,80 0,41 36,92 0,36
Возвышенностей реперные участки № 7 - вершина г. Гребени, № 15 - возвышенность, 28,5 км по железной дороге, № 18, 20 - районы к-за им. Ленина 28,57 0,28 18,72 0,18
В ходе проведённого исследования выявили, что систематический состав доминантов травостоя низин образуют злаковые и осоковые.
3. Многолетние злаковые травы — кострец безостый, житняк гребенчатый, пырей ползучий, ломкоколосник ситниковидный оказывают существенное влияние на продуктивность травостоев и питательную ценность кормов. Все луговые доминанты реперных участков относятся к многолетникам (90,2%), из числа которых выделяются несколько эфемероидов (осока) и 2 полукустарничка — полыни австрийская и горькая.
4. Структура и продуктивность лугов зависят от факторов внешней среды и от феносостояния растений. На реперных участках, расположенных на возвышенностях, естественной основой растительности являются засухоустойчивые степные травы: типчак, житняк гребенчатый, ковыли, осока,
полынь горькая, австрийская. Необходимо отметить, что некоторые виды встречаются повсеместно, т.е. в пойме рек и на возвышенности, так, например, полынь горькая, тимофеевка степная, кострец безостый, овсяница.
Литература
1. Лавренко Е.М., Исаченко Т.И. Зональное и провинциальное ботанико-географическое разделение европейской части СССР // Известия ВГО. 1976. № 6. С. 469-483.
2. Нестеренко Ю.М. Водная компонента аридных зон: экологическое и хозяйственное значение. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 286 с.
3. Рябинина З.Н. Растительный покров степей Южного Урала. Оренбург: ОГПУ, 2003. 223 с.
4. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Наука, 1978. 383 с.
5. Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич Н.И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л.: Наука, 1968. 242 с.
6. Рябинина З.Н., Князев М.С. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. М.: Тов. науч. изд. КМК, 2009. 758 с.
7. Черепанов С.К. Сосудистые растения СССР. Л.: Наука, 1981. 510 с.
