CC BY
90
42
ВЕСШК МДПУ імя I. П. ШАМЯК1НА
УДК 581.55:582.099
НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ПОЙМЕННОМ ФИТОЦЕНОЗЕ
А. П. Пехота
кандидат с/х наук, доцент кафедры биологии УО МГЛУ им. И. П. Шамякина
С. М. Мижуй
кандидат с/х наук, доцент,
доцент кафедры биологии УО МГПУ им. И. П. Шамякина Ю. Ю. Лещинская
лаборант кафедры биологии УО МГПУ им. И. П. Шамякина
Изучен видовой состав растительных сообществ пойменного луга Мозырского района. Проведен анализ экологической, биоморфологической и хозяйственно-ботанической структуры травостоя. Исследована динамика продуктивности пойменного фитоценоза. Рассчитан показатель чистой продуктивности фотосинтеза.
Введение
Луг - сообщество травянистых и длительно вегетирующих (без выраженного летнего перерыва) мезофитных растений, развивающихся при средних условиях увлажнения. Пойменные луга расположены в поймах рек и, как правило, ежегодно полностью или частично заливаются талыми водами во время половодья [1].
По хозяйственной значимости луговые растения принято подразделять на четыре хозяйственные, или агроботанические, группы: злаки, осоковые, бобовые и разнотравье. Луговые виды мхов, лишайников, грибов и водорослей кормовой ценности не представляют [2].
Пойменные луга обеспечивают устойчивость экосистем к экстремальным природным условиям и антропогенным воздействиям, определяют их противоэрозионную устойчивость, продуктивность ландшафтов и их биологическое разнообразие. Почвы речных пойм имеют большое народнохозяйственное значение и как естественная кормовая база для животноводства. Эти почвы в большинстве случаев обладают высоким естественным плодородием. Заливные луга являются местом произрастания лекарственных, а также многих редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу Беларуси [3].
Пойменные луга — важный источник дешевого и биологически полноценного корма. Особенность пойм — затопление их талыми водами, из которых в речных долинах осаждается наилок, что приводит к формированию плодородных пойменных почв и луговой растительности. Довольно широко они используются в качестве пастбищ. Однако сегодняшняя продуктивность пойменных лугов не соответствует их потенциальным возможностям [4].
Актуальность выбранной темы состоит в изучении разногодичной изменчивости пойменных лугов, продуктивности и видового состава. Растительный покров пойменных лугов неоднороден не только в вертикальном, но и в горизонтальном отношениях. В луговых сообществах отмечается неоднородность, пятнистость, мозаичность травостоя, что говорит о преобладании одних видов растений над другими. Изучение горизонтальной структуры травостоев луговых фитоценозов даёт возможность выяснить разногодичную изменчивость, смену видов-доминантов и устойчивость видового состава [5].
Целью нашей работы было изучение состава и продуктивности микрогруппировок растительных сообществ как элементов горизонтальной структуры пойменного луга р. Припять.
Материалы и методы исследований. Объектом исследований в весенне-летний период 2013 г. являлись растения пойменной луговой экосистемы. Изучение пойменного фитоценоза проводилось на пойменном лугу р. Припять около д. Нагорные, которая находится на территории ландшафтного заказника «Мозырские овраги» и расположена в 6 км от г. Мозыря. Период проведения исследования: май-август.
БІЯЛАГІЧНЫЯ НАВУКІ
43
Программа исследований включала изучение видового состава растений, а именно анализ систематического, экологического, биоморфологического и хозяйственно-ботанического состава пойменного фитоценоза, а также изучение продуктивности микрогруппировок.
Изучение и анализ систематического состава были выполнены в пределах лугового фитоценоза на пробной площадке 10x10 м (100 м2) [6, 7]. Зарегистрированы все виды растений с одновременной их гербаризацией и последующим определением по «Определителю растений Белоруссии».
Экологический состав растений пойменного луга определялся их отношением к трофности и влажности почвы.
Биоморфологический состав был изучен на основе распределения растений в зависимости от сроков цветения, типа корневых систем и характера побегообразования, продолжительности жизни.
Хозяйственно-ботаническая характеристика пойменного фитоценоза проводилась на основе распределения основных групп пойменных растений по классам кормовой ценности.
Продуктивность пойменного фитоценоза определялась методом квадрата. Квадрат представляет собой деревянную рамку размером 50x50 см (площадью 0,25 м2). Учитывалась численность всех видов, которые находятся внутри рамки. После определения количества видов проводилось их взвешивание. Далее был произведен расчет биомассы на 1 м2 [8, 9].
Также был проведен учет следующих показателей:
- масса и содержание сухого вещества (для каждой группы пойменных растений);
- высота травостоя (является косвенным показателем продуктивности и служит одним из критериев определения сроков скашивания; высота травостоя определялась в динамике по фенофазам);
- густота растений (подсчет числа растений на единицу площади).
Методы исследований: статистический анализ, анализ метеорологических условий, гравиметрический метод, учет густоты стояния растений.
Результатьг исследований и их обсуждение
Анализ видового состава луговых сообществ поймыр. Припять. В процессе исследований было зарегистрировано 39 видов высших сосудистых растений, которые относятся к 36 родам, 18 семействам, что говорит о значительном разнообразии пойменного фитоценоза. На рисунке 1 представлена структура основных семейств пойменного фитоценоза. Наиболее многочисленными по количеству видов были семейства: Злаковые (Роасеае) - 8 видов (20,5%), Сложноцветные (Asteraceae) - 7 видов (18%), Бобовые (Fabaceae) - 4 вида (10,3%), Гвоздичные (Caryophyllaceae) -4 вида (10,3%).
Остальные семейства представлены по 1-2 вида (по 2,6-5,1% соответственно): Валериановые (Valerianoiceae), Гречишные (Polygonaceae), Губоцветные (Lamiaceae),
Зверобойные (Hypericaceae), Зонтичные (Umbelliferae), Колокольчиковые (Campanulaceae), Крапивные (Urticaceae), Крестоцветные (Brassicaceae), Лютиковые (Ranunculaceae), Мареновые (Rubiaceae), Норичниковые (Scrophu lari асе ае), Осоковые (Сурегасеае), Подорожниковые (Plantaginaceae) и Розоцветные (Rosaceae).
20,5%
□ Злаковые (Роасеае)
□ Сложноцветные (Asteraceae)
□ Бобовые (Fabaceae)
□ Гвоздичные (Caryophyllaceae)
□ Остальные сем-ва
Рисунок 1 - Видовое разнообразие фитоценоза пойменного луга р. Припять
44
ВЕСШК МДПУ імя I. П. ШАМЯК1НА
Экологический состав растений пойменного луга определялся их отношением к трофности и влажности почвы. Почва - субстрат, из которого растения потребляют практически все необходимые им соединения. Обусловлено это тем, что почва состоит одновременно из трёх фаз - твёрдой, жидкой и газообразной. На долю твёрдой фазы приходится около 50% объёма почвы. Остальную часть занимают поры, заполненные водой или воздухом. Можно выделить и четвёртую фазу почвы — органическую, в частности, гумусную. Наличие гумуса определяет физико-химические свойства почвы.
В зависимости от реакции растений на уровень содержания в почве основных элементов питания принято различать эвтрофы, олиготрофы и мезотрофы [10]. Таким образом, луговое сообщество по отношению к трофности почвы характеризовалось примерно равным количеством мезотрофных (56,4%), и эвтрофных видов растений (43,6%). Олиготрофов среди растений обнаружено не было. Исходя из определений эвтрофности и мезотрофности, можно сделать вывод, что почва изучаемой местности достаточно плодородная (таблица 1).
Таблица 1 - Экологическая структура растений поймы р. Припять
Экологическая группа Количество видов %
Эвтрофы 17 43,6
Мезотрофы 22 56,4
Олиготрофы - -
По отношению к влажности почвы выделяют следующие группы: гидромезофиты, гигромезофиты, мезофиты, ксерофиты и их промежуточные стадии. По отношению к условиям увлажнения в структуре исследованного фитоценоза доминировали мезофиты - 20 видов или 51,3%, что указывает на умеренное увлажнение почвы. В значительно меньшей степени были представлены гигрофиты (7,7%): осока пузырчатая (Carex vesicaria L.), звездчатка болотная (Stellaria palustris Retz.), горицвет кукушкин (Coronaria flos-cuculi L.). Данные учёта растений пойменного луга по отношению к влажности почвы приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Экологический состав растений поймы р. Припять по отношению к влажности почвы
Экологическая группа Количество видов %
Г игрофиты 3 7,7
Г игромезофиты 7 18
Мезофиты 20 51,3
Ксеромезофиты 9 23
Биоморфологический состав был изучен на основе распределения растений в зависимости от сроков цветения, типа корневых систем и характера побегообразования, продолжительности жизни. Данные учёта растений пойменного луга в зависимости от сроков цветения представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Распределение растений пойменного лугар. Припять в зависимости от сроков цветения
Группы Количество видов %
Весеннецветущие - -
Раннелетнецветущие 7 18
Летнецветущие 30 77
Позднелетнецветущие 2 5
БІЯЛАГІЧНЫЯ НАВУКІ
45
Данные таблицы показывают, что по срокам цветения изучаемое луговое сообщество характеризовалось преобладанием летнецветущих видов (77%), что способствует равномерному созреванию травостоя. В меньшем количестве представлены раннелетне цветущие (18%) и позднелетнецветущие (5%) виды растений. Весеннецветущие виды отсутствуют. Данные учёта растений пойменного луга в зависимости от типа их корневых систем и характеру побегообразования представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Распределение растений пойменного луга р. Припять в зависимости от типа корневой системы и характера побегообразования
Тип корневой системы и характер побегообразования Количество видов %
Корневищные 4 10,4
Длиннокорневищные 10 25,6
Короткокорневищные 5 12,8
Рыхлокустовые 5 12,8
Кустовые с мочк. с-мой 2 5Д
Стелющиеся 2 5Д
Корнеотпрысковые 1 2,6
Стержнекорневые 10 25,6
По типу корневых систем и характеру побегообразования луговое сообщество характеризовалось преобладанием длиннокорневищных (25,6%), стержнекорневых (25,6%), а также короткокорневищных и рыхлокустовых (по 12,8%) видов. В меньшем количестве представлены корнеотпрысковые и стелющиеся виды (2,6 и 5,1% соответственно). Плотнокустовые виды отсутствуют. Эго указывает на хорошую аэрацию и рыхлую почву, о чём свидетельствуют преобладающие растения.
Данные учёта фитоценоза пойменного луга в зависимости от продолжительности жизни показали, что состав фитоценоз образуют многолетние виды растений.
Хозяйственно-ботаническая характеристика пойменного фитоценоза проводилась на основе распределения пойменных растений по классам кормовой ценности (таблица 5).
Таблица 5 - Хозяйственно-ботанический состав основных групп пойменных растений р. Припять
Группа Хозяйственная ценность растения
высокая средняя низкая не имеет отрицательная
1. Злаки 7 1 - - -
2. Осоки - 1 - - -
3. Бобовые 3 1 - - -
4. Разнотравье 2 1 и 7 5
Всего: 12 4 и 7 5
% 30,8 10,3 28,1 17,9 12,9
Среди изученных растений по кормовой ценности выделено три класса.
К первому классу относятся растения высокой кормовой ценности, наиболее богатые белком и протеином, хорошо поедаемые животными и устойчивые к выпасу. Данная группа растений составила 30,8% (12 видов). Ко второму классу относятся растения, имеющие среднее и низкое кормовое значение, с малым содержанием протеина и высоким содержанием клетчатки, слабо поедаемые животными. Среди изучаемых нами растений они составили 38,4% (15 видов). В третью группу входят многолетние травы всех ботанических семейств, не имеющие кормовой
46
ВЕСШК МДПУ імя I. П. ШАМЯК1НА
ценности из-за наличия ряда отрицательных качеств: опушенность, колючки, запах. Данная группа растений составила 30,8% (12 видов) [11].
Анализ состава и продуктивности микрогруппировок луговых сообществ поймы р. Припять. В течение вегетационного периода были проанализированы густота стояния растений (шт/м2) и масса сухого вещества (г/м2) на обеих площадках по основным группам. В 2013 году половодье закончилось в начале июня, что и отразилось на видовой структуре фитоценоза. Учеты проводились 15 июня, 15 июля и 15 августа.
В июне доминирующей группой на первой пробной площадке были растения семейства Злаковые (Роасеае), которые составили 74,6% стеблестоя. Масса сухого вещества этих растений была равна 144 г/м2 (67,4%). Растения семейства Бобовые (Fabaceae) на данной площадке отсутствовали в течение всего периода вегетации. Разнотравье было представлено в наименьшей степени - 36 г/м2 при густоте стояния растений 76 шт/м2 (9,5 %).
В течение следующего периода наблюдений структурный состав растений существенно изменился. Доля злаковых растений снизилась до 55% по густоте стеблестоя (460 шт/м2) и 46,6% по массе сухого вещества. Участие растений семейства Осоковые (Сурегасеае) за этот же период увеличилось более чем в 2 раза по сравнению с предыдущим периодом. Масса сухого вещества составила 120,7 г/м2 при густоте стояния растений 352 шт/м2. Это обусловлено биологическими особенностями растений этих семейств. Злаки имеют более короткий период вегетации по сравнению с осоками. Таким образом, завершая процесс накопления сухого вещества, злаковые растения освободили пространство для дальнейшего развития осоковых. Это подтверждается учетами в августе месяце. В этот период на площадке произрастали только осоковые растения. Масса сухого вещества составила 953 г/м2 с густотой стояния растений 1060 шт/м2.
Данные учёта продуктивности фитоценоза пойменного луга р. Припять на первой пробной площадке (1 м от берега) представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Распределение биомассы пойменного фитоценоза р. Припять по месяцам
Показатели Густота Масса сухого вещества
шт/м2 % г/м2 %
Июнь 2013 год
Осоки 128 15,9 33,8 15,8
Злаки 600 74,6 144 67,4
Разнотравье 76 9,5 36 16,8
Бобовые - - - -
Всего 804 100 213,8 100
Июль 2013 год
Осоки 352 42 120,7 36,4
Злаки 460 55 154,8 46,6
Разнотравье 28 3 56,5 17
Бобовые - - - -
Всего 840 100 332 100
Август 2013 год
Осоки 1060 100 953 100
Злаки - - - -
Разнотравье - - - -
Бобовые - - - -
Всего 1060 100 953 100
На второй площадке (6 м от берега) видовой состав растений существенно отличался.
В начальный период (июнь) в структуре пойменного фитоценоза преобладали осоковые. Их масса составила 195 г/м2 (93%) сухого вещества при густоте стояния растений 600 шт/м2 (86,2%). Бобовые были представлены единично. Участие разнотравья было незначительным
БІЯЛАГІЧНЫЯ НАВУКІ
47
(11,8 г/м2 или 5,6% сухого вещества). Растения семейства Злаковые в это время в составе фитоценоза не зарегистрированы по причине длительного половодья. Видимо, их развитию препятствовала доминирующая группа осоковых растений, количество которых в этот период было значительно больше по сравнению с первой площадкой (600 и 128 шт/м2 соответственно).
Во второй период исследований в составе пойменного травостоя присутствовали все группы растений. По массе сухого вещества и густоте травостоя преобладали злаковые растения 760 шт/м2 и 345 г/м2 соответственно.
В августе вновь доминировали осоковые (83,8% по массе сухого вещества и 64,5% по густоте травостоя). Злаковые к этому времени завершили свое развитие. Участие бобовых и разнотравья было приблизительно одинаковым
Данные учёта фитоценоза пойменного луга р. Припять на второй пробной площадке (6 м от берега) представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Распределение биомассы пойменного фитоценоза р. Припять по месяцам
Показатели Густота Масса сухого вещества
шт/м2 % г/м2 %
Июнь 2013 год
Осоки 600 86,2 195 93
Злаки - - - -
Разнотравье 80 11,5 11,8 5,6
Бобовые 16 2,3 3 1,4
Всего 696 100 209,8 100
Июль 2013 год
Осоки 280 22 142 24
Злаки 760 60 345 58
Разнотравье 208 16 100 17
Бобовые 24 2 10 1
Всего 1272 100 597 100
Август 2013 год
Осоки 560 64,5 729 83,8
Злаки - - - -
Разнотравье 120 13,8 68 7,8
Бобовые 188 21,7 73 8,4
Всего 868 100 870 100
Таким образом, при проведении исследований установлено, что основной группой в составе пойменного фитоценоза являются растения семейства Осоковые (Сурегасеае). Они принимали активное участие в его структуре на обеих площадках во все периоды проведения учетов.
Наибольшее видовое разнообразие наблюдалось в июле месяце (были представлены все основные группы пойменных растений). Более высокая продуктивность на второй площадке у всех систематических групп связана с их активным ростом и развитием в этот период. Увеличение общей продуктивности пойменного фитоценоза в течение периода июль-август объясняется благоприятным температурным режимом (+19.. ,+22°С) и влагообеспеченностью.
Выводы
Проведенные нами исследования по изучению состава и продуктивности микрогруппировок растительных сообществ пойменного луга р. Припять позволили сделать следующие выводы:
1. При изучении луговых сообществ поймы р. Припять было зарегистрировано 39 видов высших сосудистых растений, которые относятся к 18 семействам. Наиболее многочисленными по количеству видов были семейства Злаковые (Роасеае) - 20,5%, Сложно цветные (Asteraceae) - 18%,
48
ВЕСШК МДПУ імя I. П. ШАМЯК1НА
Бобовые (Fabaceae) - 10,3% и Гвоздичные (Caryophyllaceae) - 10,3%. Остальные семейства представлены 1-2 видами (по 2,6-5,1% соответственно).
2. Анализ экологического состава показал, что по отношению к трофности почвы луговое сообщество характеризовалось примерно равным количеством как мезотрофных (56,4%), так и эвтрофных видов растений (43,6%). По отношению к влажности почвы преобладали мезофитные виды (56,4%). Биоморфологический анализ показал, что по срокам цветения луговое сообщество характеризовалось преобладающими летнецветущими видами (77%). В зависимости от типа их корневых систем и характера побегообразования преобладали длиннокорневищные (25,6%), стержнекорневые (25,6%), а также короткокорневищные и рыхлокустовые (по 12,8%) виды. Анализ хозяйственно-ботанического состава пойменного фитоценоза показал, что доминирующей группой по кормовой ценности были растения, имеющие среднее и низкое кормовое значение (38,4%).
3. Основной группой в составе пойменного фитоценоза являются растения семейства Осоковые (Сурегасеае). Они принимали активное участие в его структуре на обеих площадках во все периоды проведения учетов.
Литература
1. Буленкова, М. А. Летняя полевая практика по ботанике / М. А. Буленкова,
А. А. Красникова. -М. : Просвещение, 1976. - 224 с.
2. Шелюто, А. А. Луговодство с основами луговедения: курс лекций для студентов / А. А. Шелюто. - Горки : Бел. гос. с.-х. академия, 2007. - 388 с.
3. Сафиолин, Ф. Н. Эколого-хозяйственная оценка пойменных лугов и приемы их окультуривания : монография / Ф. Н. Сафиолин. - Казань, 2012. - 326 с.
4. Рекомендации по улучшению суходольных и низинных лугов, подвергшихся радиоактивному загрязнению / И. М. Богдевич [и др.] ; под ред. И.М. Богдевича. - Минск : РУП “Институт почвоведения и агрохимиии НАН Беларуси”, 2004. - 62 с.
5. Работнов, Т. А. Луговедение / Т. А. Работнов. - М. : МГУ, 1984. - 320 с.
6. Денисова, С. И. Полевая практика по экологии : учеб, пособие / С. И. Денисова. -Минск : Універсітэцкае, 1999. - 120 с.
7. Ярошенко, П. Д. Геоботаника : пособие для студентов педвузов / П. Д. Ярошенко. - М. : Просвещение, 1996. - 200 с.
8. Лярский, П. А. Пособие по краеведению / П. А. Лярский. - Минск : Вышэйшая школа, 1966. - 240 с.
9. Попова, Е. В. Полевая практика (землеведение и биология с основами экологии) : учебно-методическое пособие / Е. В. Попова. - Балашов : Николаев, 2009. - 52 с.
10. Общая экология : курс лекций / В. В. Маврищев. - 2-е изд., испр. - Минск: Новое знание, 2007. - 299 с.
11. Буртыс, Н. А. Кормовые характеристики луговой флоры Белоруссии / Н. А. Буртыс, С. Р. Бусько // Ботаника: Исследования. - 1984. - № 26. - С. 24-29.
Summary
The specific structure of vegetable communities of an inundated meadow of the Mozyrsky area was studied. The analysis of ecological, biomorphological and economic and botanical structure of herbage was carried out. Dynamics of efficiency inundated phytocenose was investigated. The indicator of net productivity of photosynthesis was calculated.
Поступила e редакцию 18.11.13
