CC BY
39
Рис. - Положение линий регрессии, отражающих коррелятивную связь между соответствующими элементами в различных органах растений:
1 - система корни - стебли; 2 - система корни - листья; 3 - система стебли - листья. Содержание элементов: х - в корне; у - в стебле; у1 - в листьях
корнях и стеблях описывается уравнением регрессии в виде уравнения прямой:
у = а + Ьх, х = а1 + Ь1у.
Корреляционная зависимость между содержанием Zn в корнях и стеблях также положительная и высокая (т = +0,67). Характер связи сохраняется и между содержанием Zn в корнях — листьях и стеблях — листьях с коэффициентами корреляции соответственно равными +0,49 и +0,51. Положение линий регрессии с указанием соответствующих коэффициентов, отражающих прямую зависимость между содержанием Zn и РЬ в корнях, стеблях и листьях, отражено на рисунке.
Выводы. Зависимость между содержанием элементов в сравниваемых органах носит сложный характер. Определение величин коэффициентов корреляции, отражающих тесноту связи и тип зависимости между элементами, позволяет решать многие теоретические и практические вопросы, связанные с биогеохимической индикацией: характер поглощения химических элементов растениями, выявление физиологических барьеров поглощения, выбор органов опробования, наиболее целесообразных при биогеохимических поисках. Коэффициенты корреляции позволяют также при составлении биогеохимических карт использовать данные о содержании химических элементов в разных видах и органах растений. Основанные
на строгой математической зависимости, коэффициенты корреляции имеют определённые преимущества перед другими биогеохимическими коэффициентами и параметрами ОСВР — относительным содержанием элементов в отдельных видах растений, ОСОР — относительным содержанием элементов в отдельных органах растений, применяемыми с этой же и целью в биогеохимических исследованиях.
Литература
1. Кучеренко В.Д., Черняхов В.Б. Микроэлементы в степной и солонцово-солончаковой растительности Оренбургской области // Почвы Южного Урала и Поволжья. Уфа, 1960. Вып. 4. С. 167-171.
2. Ковальский В.В., Петрунина Н.С.. Геохимическая экология и эволюционная изменчивость растений // Доклады АН СССР. 1964. Т. 159. № 5. С. 1175-1178.
3. Малюга Д.П. О биогеохимических провинциях на Южном Урале // Доклады АН СССР. 1950. Т. 70. № 2. С. 257-259.
4. Скырлыгина-Уфимцева М.Д., Черняхов В.Б. Некоторые аспекты геохимической экологии растений медноколчедан-ных месторождений Оренбургского Урала // Биологическая и практическая роль микроэлементов. Рига, 1972. С. 187-191.
5. Черняхов В.Б., Пименов Г.Г. К вопросам по медной биогеохимической провинции в Оренбургском Предуралье // Тезисы докладов VII конференции по химизации сельского хозяйства. Оренбург: ОСХИ, 1966. С. 121-127.
6. Черняхов В.Б., Калинина О.Н., Алексеев М.И. Распределение тяжёлых металлов в растительном покрове Яман-Касинского месторождения // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Оренбург: ОГУ, 2012. С. 844-851.
7. Черняхов В.Б., Щеглова Е.Г. Основные параметры распределения меди в растительном покрове Яман-Касинского мед-ноколчеданного месторождения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 167-171.
Биоресурсы пойменных лесов Центрального Оренбуржья
Т.Н. Васильева, к.б.н., Ф.Г. Бакиров, д.с.-х.н., профессор, Ю.М. Нестеренко, д.г.н., Н.А. Баджурак, аспирантка, ФГБУН Оренбургский НЦ УрО РАН
Лесная площадь Оренбургской области составляет 600 тыс. га, занимая 4,8% её территории, что в 9 раз меньше лесистости по России. Ещё меньше в области покрытой лесом площади — 560 тыс. га. Значительная часть лесов области расположена в
Центральном Оренбуржье, имеющем густую речную сеть с широкими поймами в местах впадения рек II и III порядков в основные реки региона — Урал и Сакмару. В районе они занимают 41 тыс. га (7,5% его территории) и составляют около 6,0% общего лесного фонда области. В результате интенсивного рекреационного использования лесов, его рубки, выпаса скота, пожаров, изменения гидрологического режима пойм рек, а также ту-
ризма ослабляется биологическая устойчивость, снижается продуктивность лесного массива, сокращается лесопокрытая площадь. Сильно изменяется травянистый покров — один из существенных компонентов леса. Поэтому оценка флористического состава и продуктивности травянистого покрова, также важна и необходима для разработки лесо-хозяйственных мероприятий [1, 2, 4].
Основной целью данной работы является мониторинг процессов сукцессии и продуктивности пойменных лесных биоресурсов.
Материал и методы исследования. Объектом исследования стали фитоценозы пойменного леса Оренбуржья. При изучении лесообразовательного процесса (сукцессии по В.Н. Сукачеву) использованы принципы генетико-географической классификации [3]. Выделяются вековые или возрастные этапы его развития с учётом структуры лесных формаций и анализа лесорастительных условий. Для характеристики растительных сообществ было заложено шесть участков, отличающихся положением в рельефе.
В течение 2015 г. было проведено маршрутное обследование почв на участках с отбором проб на определение влаги по общепринятым методикам. Участок № 1 расположен на правом берегу прирусловой части низкой поймы р. Урала; участки № 2 и 3 находятся в районе старицы рекреационной части Зауральной рощи левого берега средней поймы р. Урала; № 4 и 5 — в районе Дубков правого берега центральной части низкой поймы р. Урала; № 6 размещается в районе Дубков прирусловой части правого берега высокой поймы р. Урала (рис. 1).
Результаты исследования. Природные леса в степной зоне занимают преимущественно поймы рек и их песчаные террасы. Преобладают
смешанные пойменные леса, тополёво-вязовые, двухъярусного типа. В центральной зоне Оренбуржья по результатам ботанического видового учёта растений 79% составляют травянистые растения, 11% — древесные растения, 9% — кустарники и 1% — полукустарнички. Основу спелого древостоя составляет тополь чёрный (Populus nigra) с примесью дуба черешчатого (Quercus robur), вяза мелколистного (Ulmusparvifolia), тополя белого (Populus alba). В пойменном ландшафте г. Оренбурга тополёвые массивы преобладают и играют природоохранную роль. В районе исследования встречается несколько видов вяза (Ulmus glabra, Ulmus laevis). Бонитет древостоев в основном III класса. Средний возраст пойменного леса района исследования 50—80 лет. Лесной массив района исследования имеет среднюю полноту 0,6—0,7. Усреднённые данные по диаметрам древесной растительности в спелом древостое составляют 60 см. Средняя высота 1-го яруса — 8,5 м, максимальная — до 17 м. В широколиственных лесах развивается ярус подлеска. В районе исследования подлесок образуется с участием рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia), шиповника майского (Rosa majalis), крушины ломкой (Frangula alnus). Подлесок из этих пород улучшает почву, защищает всходы на вырубках от заморозков, предохраняет почвы после рубки леса от выдувания ветром и смыва водой [1, 2]. Состав древесных растений, меняя характер и силу светового потока, оказывает сильное влияние на видовой состав травянистых растений. При сомкнутости крон 0,4 больше произрастают светолюбивые виды трав. Под пологом леса при сомкнутости крон 0,6 чаще встречаются тенелюбивые и теневыносливые виды растений (чистотел большой (Chelidonium majus), земляника лесная (Fragaria vesca), кирказон обыкновенный
Рис. 1 - Карта-схема расположения исследуемых участков в пойме реки Урала
(Aristolochia clematitis), окопник лекарственный (Symphytum officinale), белена чёрная (Hyoscyamus niger).
Общее количество выявленных видов, произрастающих в районе исследования, составило 121 из 38 семейств и 99 родов. В травянистом ярусе района исследования самым многочисленным является семейство Asteraceae Dumort (астровые) — 27 видов. Другие семейства представлены меньшим количеством видов: Rosaceae Juss (розанные) — 13, Apiaceae Lindl (зонтичные) — 9, Рoaceae Barnhar (мятликовые) — 9 и Fabaceae Lindl (бобовые) — 7 видов. Ранжирование по Раункеру травянистых форм показало, что преобладают гемиокриптофи-ты — 62 вида, к криптофитам относятся 20 видов, хамефитам — 2 вида, терофитам — 10 видов. При подсчёте процентного соотношения от общего числа видов в нижней пойме выявлено 52% мезофитов, ксеромезофитов — 7%, мезоксерофитов — 2%, мезогигрофитов — 19%, гигромезофитов — 4%, гигрофитов — 6. В травянистом ярусе средней поймы доля мезофитов уменьшилась с 11 до 46,28%, ксеромезофитов — 8%, мезоксерофитов — 1%, мезогигрофитов — 7%, ксерофитов — 4%. В высокой пойме насчитывают: мезофитов — 30%, ксеромезофитов — 5%, мезоксерофитов — 3%, ксерофитов — 6%, мезогигрофитов — 4%, гигрофитов — 1%. Мезофиты доминируют в пойменном лесу. Более подробное описание леса представлено в таблице 1.
Территория низкой поймы переувлажнена. На открытых её пространствах встречается осоково-злаковая формация — участки № 1 и 6. К обычным видам околоводного разнотравья относятся
горец перечный (Polygonum hydropiper), щавель прибрежный (Rumex hydrolapathus), сусак зонтичный (Butomus umbellatus), зюзник высокий (Lycopus exaltatus). Низкая пойма участка № 5 представлена разнотравно-ежевичной формацией. В зависимости от увлажнения почв меняется растительный покров. Участки исследования № 2 и 3 средней поймы р. Урала представлены разнотравно-мятликовой формацией. Травянистый покров высоких пойм — участок № 4 формирует разнотравно-мятликовая формация с примесью дерновинных злаков, типчака (Festuca valesia), пырея ползучего (Elytrigia repens), костра безостого (Bromus inermis). В сообществах высокого уровня, на редко заливаемых участках, появляются степные виды: полынь австрийская (Artemisia austrica), ковыль волосатик (Stipa capillata). На распределение влаги в фитоценозе существенное влияние оказывает рельеф. Почва вогнутых форм рельефа оказывается более увлажнённой по сравнению с почвой выпуклых форм. Например, на участке № 1 с низкой поймой содержание влаги больше, чем на участках со средней поймой, — реперные участки № 2 и 3 (рис. 2).
С увеличением почвенной влаги увеличивается продуктивность травянистой растительности. Продуктивность травянистого яруса низкой поймы составляет в среднем 1,2 т/га, при высокой пойме она уменьшается до 0,14 т/га (табл. 2). Следовательно, продуктивность фитоценозов низинных пойменных форм рельефа будет больше, чем возвышенных и суходольных лугов. В целом продуктивность фитоценозов зависит от водообеспеченности территории, рельефа, климатических условий.
1. Краткая характеристика видового состава древесной растительности в пойме р. Урала в районе г. Оренбурга
Тип № Ярусы: древесные Сомкнутость Состав Диаметр, Высота Возраст деревьев 1-го яруса, лет
поймы участка и кустарниковые крон древостоя см яруса, м
1 спелый древостой подрост подлесок 0,4 0,6 0,4 3Тч2Кл5В 6В4Кл 8И2С 70 4 0,8 12-13 2,6 1,2 50-80
Низкая 5 спелый древостой подрост подлесок 0,6 0,6 0,7 10Тч+Д, ед. В, Б Кл4ТчБ1В 5Сп5Ш 66 7 1 15-17 3,5 1,5 50-80
6 спелый древостой подрост подлесок 0,6 0,5 0,7 10Тч+Д, ед. В, Б 5Кл4Тч1В 5И5Сл 67 7 1 15-17 3,5 2,5 50-80
| 2 спелый древостой подрост подлесок 0,6 0,4 0,6 8Тч2В 5Т5И 5Ш2Р3Сп 56 7 0,9 15-17 3 2,4 50-80
(U ft О 3 спелый древостой подрост подлесок 0,4 0,4 0,6 9Тч1В 8Тч2И 7И2Р1Ш 57 5 1 15-17 2,8 1,5 50-80
Высокая 4 спелый древостой подрост подлесок 0,6 0,5 0,6 9Тч1В+ед Д, ед Б 5Кл4Тч1В 5Сп5Ш+Ч, ед.Р 47 5 1 15-17 2,6 2,5 50-80
Примечание: Тч — тополь чёрный, Кл — клён американский, В — вяз мелколистный, И — ива трёхтычинковая, С — сирень обыкновенная, Сп — спирея городчатая, Ш — шиповник майский, Р — рябина обыкновенная, Д — дуб черешчатый, Б — берёза бородавчатая, Ч — черемуха обыкновенная, Сл — слива прибрежная. D (1,3), см — средний диаметр древостоя, на высоте 1,3 м. Нд, м — высота деревьев, м
Рис. 2 - Влажность почв на исследуемых участках (А - весной, Б - осенью), 2015 г.
ветровалы, буреломы могут явиться причиной возникновения пожаров под воздействием природных или антропогенных факторов. Для достижения более длительного срока службы пойменных лесов целесообразно проводить лесохозяйственные мероприятия по их оздоровлению и охране.
Выводы.
1. Основу спелого древостоя в пойме р. Урала в районе г. Оренбурга составляет тополь чёрный (Populus nigra L.) с примесью дуба черешчато-го (Quercus robur), вяза мелколистного (Ulmus parvifolia), тополя белого (Populus alba). Бонитет древостоя пойменных лесов в районе исследования относится в основном к 3-му классу.
2. Общее количество выявленных видов растений в районе исследования составляет 121,
2. Усреднённые данные биомассы травостоя исследуемых участков в вегетационный период
Тип поймы Расположение участков Воздушно-сухая масса травостоя, т/га Лесной подстил, т/га
Низкая участок № 1 - правый берег прирусловой части поймы р. Урала; участок № 5 - правый берег центральной части поймы р. Урала, Дубки; участок № 6 - правый берег прирусловой части р. Урала, Дубки 0,42-2,03 0,36-7,38
Средняя участки № 2, 3 - левый берег старицы рекреационной части Зауральной рощи р. Урала 0,58-1,23 2,52-3,54
Высокая участок № 4 - правый берег центральной части поймы р. Урала, Дубки 0,14 4,87
Огромное значение для леса имеет лесная подстилка. Под пологом леса сложился слой многолетнего опада на разных стадиях разложения. Он защищает почвы от эрозии, препятствует испарению влаги, там идут обменные процессы. Лесная подстилка составляет энергетический потенциал биогеоценоза. В ней происходит интенсивный процесс гумификации различными видами микроорганизмов растительных остатков. Количество лесной подстилки зависит от уровня увлажнения почв, от видового состава лесного биоценоза и рекреационной нагрузки. В районе исследования низкой поймы в результате повышенной рекреационной нагрузки древостой изрежен, много прогалин, полян, поэтому лесная подстилка составляет в среднем 2,99 т/га. В районе исследования высокой поймы р. Урала — участок № 4 — древостой сомкнут, плохая проходимость, соответственно лесная подстилка увеличивается до 4,87 т/га.
На участках рекреационного значения № 1, 2 и 4 наблюдается интенсивная вырубка великовозрастного тополя чёрного (Populus nigra). К сожалению, на исследуемой части пойменного леса проводится мало лесохозяйственных мероприятий, о чём свидетельствует большое количество деревьев, поваленных ветром, и сгнившего древостоя. Больше всего пострадали малостойкие породы вязовых (Ulmusglabra, Ulmus laevi). Многочисленные
относящихся к 38 семействам и 99 родам, из них 79% составляют травянистые растения, 11% — древесные растения, 9% — кустарники и 1% — полукустарнички. В районе исследования в низкой пойме выявлено 112 видов растений, в средней пойме — 65 и верхней — 5.
3. При переходе от низкой к высокой пойме р. Урала возрастает доля ксерофитов, уменьшается количество гигрофитов.
4. Продуктивность травянистого яруса в пойменных лесах зависит от водообеспеченности. В низкой пойме она составляет в среднем 1,2 т/га, высокой пойме — около 0,14 т/га.
5. В низкой пойме вблизи водотоков в результате повышенной рекреационной нагрузки древостой изрежен и запасы лесной подстилки составляют около 3 т/га. В высокой пойме р. Урала в связи с большой сомкнутостью древостоя и плохой его проходимостью лесная подстилка увеличивается до 5 т/га.
Литература
1. Грибова А.С., Исаченко Т.И., Лавренко У.М. Растительность Европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. 480 с.
2. Нестеренко Ю.М. Водная компонента аридных зон: экологическое и хозяйственное значение. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 286 с.
3. Сукачев В.Н., Зонн С.В. Методические указания к изучению типов леса. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 56 с.
4. Azevedo J.C., Perera A.H., Alice Pinto M. (eds.) Forest Landscapes and Global Change: Challenges for Research and Management New York: Springer, 2014. 262 p.
