Состав и продуктивность микрогруппировок луговых сообществ поймы р.Сож пригорода г.Гомеля - Экология - Скачать бесплатно
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. ФРАНЦИСКА СКОРИНЫ
Кафедра ботаники и физиологии растений
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Состав и продуктивность микрогруппировок луговых
сообществ поймы р. Сож пригорода г. Гомеля
специальность 01.09.—«Биология»
Исполнитель:
студентка VI курса заочного факультета
Пулькина Ольга Александровна
Научный руководитель:
доктор биологических наук,
профессор
Сапегин Леонид Михайлович
Гомель 1998
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
2. ОБЪЕКТ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 14
3. физико-географические условия 15
4.результаты исследований и их обсуждение 16
4.1.Анализ видового состава луговых сообществ 16
4.1.1. Систематический состав 16
4.1.2. Экологический состав 16
4.1.3. Биоморфологический состав 18
4.1.4. Хозяйственно-ботанический состав 20
4.2. Геоботаническая характеристика луговых сообществ и их
синтаксономия 21
4.2.1. Геоботаническая характеристика луговых сообществ 21
4.2.2. Синтаксономическая характеристика луговых сообществ
21
4.3.Анализ состава и продуктивности микрогруппировок луговых
сообществ 29
ВЫВОДЫ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 39
приложения 43
ВВЕДЕНИЕ
Оценка современного состояния проблемы
Пойменные луга—важный источник дешевого и биологически полноценного
корма. Особенность пойм – это затопление их полыми 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.
Рациональное использование, внесение минеральных удобрений, орошение
способствуют увеличению продуктивности и качеству травостоев, сохранению
пойменных лугов. Доказано, что интенсивное удобрение пойменных лугов
позволяет без орошения увеличить продуктивность гектара до 8 тысяч, а при
орошении – до 9-10 тысяч кормовых единиц. Однако удобрений для пойменных
земель выделяется совершенно недостаточно. Удобрять пойменные луга особенно
важно в связи с тем, что за последние годы резко сократились разливы рек,
уменьшилось, а часто и прекратилось отложение наилков, с которыми
возвращались питательные вещества на луга.
Актуальность избранной темы состоит в изучении разногодичной
изменчивости пойменных лугов, продуктивности и состава видов. 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.
В настоящее время исследователи уделяют значительное внимание анализу
структуры травостоя, так как изучение её имеет большое теоретическое и
практическое значение при выяснении фитоценотических отношений.
Цель работы заключается в том, чтобы выяснить, как изменяется
продуктивность и видовой состав микрогруппировок с преобладанием вида-
доминанта. Этот вопрос в настоящее время особенно важен, так как такие
микрогруппировки образуют фитоценоз в целом. А, зная особенности поведения
состава микрогруппировки, можно предвидеть, как изменится популяция в
целом.
Практическое значение работы состоит в получении данных по видовому
составу травостоя и продуктивности с преобладанием вида-
доминанта. Изучены все виды цветковых растений поймы р. Сож. Сделаны
характеристики экологического, биоморфологического, хозяйственно-
ботанического, геоботанического, синтаксономического состава луговых
сообществ. Получены результаты состава и продуктивности микрогруппировок с
преобладанием вида-доминанта.
1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В основу работы Л. М. Сапегина /35/ были положены результаты изучения
биогеоценозов в пойме реки Сож (д. Сербовичи Чечерского р-на Гомельской
области). Особенно большие трудности возникли при установлении
синтаксономического диагноза луговых биогеоценозов, растительность которых
в сильной степени подвержена сезонной и разногодичной изменчивости, их
доминантных и содоминантных видов. При этом флористический состав сообществ
был более-менее стабильным.
Выделено три луговых биогеоценоза: первый на прирусловой повышенной
равнине, второй на пониженной равнине и третий на плоской равнине
центральной поймы. Определены для этих биогеоценозов состав почвы, рН
среды, флористическая насыщенность травостоя.
В статье «Динамика плотности растений в луговых агроценозах» /8/
проанализированы результаты пятилетних наблюдений за ценопопуляциями
сложной травосмеси. В схему опыта включены варианты с внесением удобрений и
орошением. В работе применён популяционно-онтогенетический подход.
Исследование динамики плотности показало сильную элиминацию в первые
два сезона вегетации, а затем стабилизацию численности. Было выявлено
положительное влияние орошения и внесения удобрений на плотность, а также
её сезонная и погодичная изменчивость.
Влияние динамики плотности видов растений является основой создания
устойчивых сеяных травостоев.
В работе Л. М. Сапегина и Н. М. Дайнеко /31/ проанализирована
разногодичная численность и возрастной состав популяции Сырейщикова в пойме
нижнего течения р. Сож, где она является доминантной в травостое
красноовсяницево-сырейщиковополевицевого биогеноценоза на вершинах высоких
грив прирусловья поймы.
Исследования проводились на протяжении трёх лет. По годам исследований
наблюдалась тенденция к увеличению численности старых генеративных и
сенильных особей вида. По численности, возрастному составу и фитомассе
популяция полевицы Сырейщикова в изучаемом луговом биогеоценозе по годам
занимает устойчивое положение доминантного вида. В условиях поймы отмечено
давление семенного возобновления и преобладания вегетативного размножения
особей вида.
В работе /30/ рассмотрена вертикальная и горизонтальная структуры
луговых фитоценозов в поймах рек Припяти, Сожа и Днепра на территории
Гомельской области.
Пятилетнее исследование поймы среднего течения Припяти вблизи пос.
Хвоенск Житковичского р-на помогли наиболее полно изучить типичные луговые
сообщества: болотноситнягово-остроосоковый фитоценоз (I) – прирусловая
часть поймы на пониженной среднеширокой равнине, примыкающей к руслу реки
(низкий уровень); болотноситнягово-болотномятликого-луговолисохвостный (II)
– центральная пойма на средневысокой плоской гриве (средний уровень);
ползучепырейно-луговомятликовый (III) – высокая, среднеширокая гряда
центральной поймы (высокий уровень); болотноситнягово-плавающеманниковый
(IV) – пониженная широкая равнина притеррассной поймы (низкий уровень);
болотномятликово-северноподмаренниково-собачьеполевицевый (V) –
средневысокая грива центральной поймы (средний уровень).
В левобережной пойме нижнего течения Сожа около д. Чёнки Гомельского р-
на в 1967 и 1976 г.г. изучены следующие фитоценозы: красноовсяницево-
виноградниковополевицевый (IV) – фитоценоз на высокой, узкой гриве
прирусловой поймы (высокий уровень). В 1972 г. исследованы
луговолисохвостно-собачьеполевицевый (VII) – на средневысокой, широкой
равнине центральной поймы (средний уровень); в 1976 г. –
делявинетонконогово-красноовсяницево-виноградниковополевицевый (VIII) – на
высокой, узкой гриве центральной поймы (высокий уровень) и
бледноватоосоково-остроосоково-собачьеполевицевый (IX) – на пониженной
равнине притеррасной поймы, примыкающей к надпойменной террасе с дубравой
(низкий уровень). Изученные ценозы отражают экологический профиль поймы
Сожа.
В пойме Днепра в 1976 г. исследован луголисохвостно- болотномятликовый
(X) фитоценоз на средневысокой равнине центральной поймы (средний уровень).
Изучение продуктивности и вертикальной структуры фитомассы луговых
фитоценозов показало, что они на протяжении вегетационного периода и в
разные годы изменялись. В пойме они особенно сильно зависят от
гидрологического режима и почвенно-грунтовых условий.
По насыщенности органами растений и по интенсивности биологических
процессов изученные фитоценозы характеризовались разными
биогеоценотическими горизонтами в надземной и подземной фитомассе. В разные
годы соотношение между ними менялись, подтверждая сезонную и разногодичную
изменчивость травостоев лугов.
Т. А. Работнов /25/ анализирует мозаичность луговых фитоценозов.
Отмечено, что в луговых фитоценозах, в особенности многовидовых, всегда
наблюдается более или менее ясно вырвженная горизонтальная неоднородность
травостоя.
Мозаичность в луговых фитоценозах возникает в результате
неравномерного распределения особей отдельных видов, она также связана с
тем, что каждый вид и даже каждая возрастная группа особей ценопопуляции
специфичны в отношении вертикального и –горизонтального размещения своих
надземных и подземных органов.
Исследованиями Л. М. Сапегина /33/ выявлено синантропная флора
травянистых сообществ пойм рек Белорусского Полесья. В ходе исследований
установлено, что в поймах рек растительность подвергается сильному
антропогенному воздействию (косьба, бессистемный выпас, внесение удобрений
и т. д.). Всё это приводит к нарушению целостности растительного покрова
лугов и создаёт условия для формирования синантропной флоры лугов.
На основе наблюдений и литературных данных автором сделан анализ
синантропных видов растений в поймах по систематической, биоморфологической
и экологической характеристикам. Данные сведены в таблицу.
В статье «Видовое разнообразие и устойчивость луговых экосистем к
антропогенному фактору» /34/ проанализированы многолетние наблюдения за
сеянным луговым сообществом польдера «Поколюбичи» (к-з им. Ленина
Гомельского р-на) и луговым сообществом поймы р. Сож (конзавод № 59
Ветковского р-на).
Исследования показали, что травостой луга польдера на маломощном
торфянике низинного типа, спустя пять лет после занижения, кроме сеяных
злаков: овсяницы луговой, ежи сборной, костреца безостого, включали виды-
апофиты (лисохвост луговой, мятлик болотный, полевица гигантская, мятлик
луговой, клевер ползучий, горошек мышиный, чина луговая и болотная). Всего
отмечено 48 видов растений из 44 родов и 19 семейств. Наиболее
многочисленными по количеству видов были Poaceaе (10), Asteraceaе (5),
Caryophyllaceaе и Fabaceaе (4).
Исследованиями Р. Н. Семагиной /42/ выявлены закономерности в изучении
травостоя. Для этого использовался учёт проективного покрытия. Работа
проводилась в вегетационные периоды 1968 и 1969 г.г. на экспериментальной
базе Всесоюзного НИИ кормов, на пастбище, заложенном в 1966 г.
Изучалось влияние агротехнических приёмов на изменение состава двух
типов травостоев на краткосрочном пастбище: злакового, состоящего из
овсяницы луговой и тимофеевки луговой и бобово-злакового – из овсяницы
луговой, тимофеевки луговой, клевера красного и клевера белого.
В результате исследований выявлены тенденции увеличения проективного
покрытия злаковых травостоев при внесении больших доз азотных удобрений и
орошения.
В работе /24/ разработана методика экспериментального изучения луговой
растительности. Доказано, что выяснение изменений в составе и соотношении
компонентов луговых фитоценозов, происходящих под влиянием различных мер
воздействий человека на луг (внесение удобрений, орошение и т. д.),
производится путём сравнения данных учёта на контроле, то есть на варианте
с отсутствием иных воздействий, кроме обычного для данного типа луга
использования. При учёте состава и соотношения компонентов фитоценозов в
опытах на лугах используются в основном: 1. метод средней пробы; 2.
геоботаническое описание; 3. наблюдение на постоянных площадках.
Удовлетворительные результаты при любом методе учёта растительности
можно получить лишь при условии распределения опытных делянок всех
вариантов опыта на территории, однородной по растительности. При применении
первых двух методов общая площадь учёта должна быть равна площади выявления
соотношения основных компонентов фитоценоза или превышать её.
Основой работы /36/ было изучение внесения минеральных удобрений на
продуктивность и качество травостоя сеяного луга сенокоса польдера в пройме
реки Сож.
Установлено, что через пять лет после создания польдера, кроме
высеяных злаков, в травостое появилось 30 новых видов растений. Общее
проективное покрытие травостоя по годам колебалось от 70 до 90%, высота –
60-70 см.
На протяжении трёх лет продуктивность травостоя под влиянием NPK
увеличилась в 1,9-2,6 раза за два укоса. В сене возрасла доля злаков,
снизилось содержание бобовых и разнотравья. Под влиянием удобрений
изменился биохимический состав урожая, увеличился сбор протеина и кормовых
единиц с 1 Га.
В основу работы Г. Д. Дыминой /10/ легло изучение микрогруппировок
некоторых сформировавшихся луговых фитоценозов Приморья, их достаточную
оформлённость и устойчивость не только в пределах одного типа луга, но и
при смене одного типа луга другим.
Для этого изучено два типа луга, одного экологического ряда, но сильно
отличающихся друг от друга по условиям среды и, значительно, по составу
травостоя. Это вейниковый луг и вейниково-разнотравно-осоковый. На лугу,
где изучались микрогруппировки, проводилось общее описание фитоценоза, с
указанием местоположения его, условий увлажнения, общего проективного
покрытия травостоя и высоты его основной массы.
Обнаружены оформленные и устойчивые микрогруппировки: осоковая – на
крепких кочках, разнотравно-осоковая – на довольно крепких кочках,
разнотравно-вейниковая микрогруппировка низин. При сменах одного луга
другим изменения происходят не сразу в целом по одному фитоценозу, а
последовательно, с разной степенью скорости в различных его частях,
микрогруппировках. При этом некоторые микрогруппировки совсем не изменяются
или мало изменяются.
Изучение структурных частей фитоценоза, в частности его
микрогруппировок, даёт возможность быстрее понять фитоценоз и его динамику.
В статье «Формирование микрогруппировок при заростании высохших озёр»
/11/ рассмотрен этот процесс при динамике молодых формирующихся сообществ.
Наблждения проводились в Амурской области в долине р. Мутной (бассейн
Амура), т. к. в долине имеется целый ряд озёр, бывших стариц, которые
находятся в разной степени высыхания.
Для изучения было выбрано плоское неглубокое понижение, представляющее
дно недавно высохшего озера. Диаметр понижения около 300 м. Наиболее
молодые сообщества занимают центр понижения, последующие стадии зарастания
наблюдаются на концентрических кругах выделяемых по направлению периферии.
Всего в низине было выделено четыре фитоценоза соответствующие четырём
стадиям зарастания низины: паручейниково-горцово-болотницевого, горцово-
хвощевого, хвощево-осокового и осокового с примесью хвоща и вейника. На
первых этапах развития сообщества мозаичность плавная, неопределённая,
пятна мозаики расплывчаты, границы их неясны и выделены условно. На
последующих этапах мозаика становится всё более отчётливой и выраженной.
Микрогруппировки молодых сообществ обуславливаются случайными причинами,
главным образом распределением зачатков и благоприятностью условий для их
развития. По мере развития фитоценоза увеличивается число микрогруппировок,
сохраняющихся при смене одного фитоценоза другим.
Исследованиями Л. Н. Алексеенко /2/ установлено распределение
надземной массы всего фитоценоза и его отдельных видов по высоте травостоя.
При этом учитывалась неодинаковая физиологическая активность отдельных
органов (листовые пластинки, стебли и черешки, генеративные органы).
Выделено ряд показателей для определения структуры травостоя. 1.
Распределение надземной массы по высоте травостоя. 2. Её объём. 3.
Относительный объём. Изучение объёма надземной массы имеет большое значение
при характеристике структуры травостоя. Определение объёма может быть
использовано для объективной оценки обилия растений в ценозе и степени
насыщенности их органами отдельных горизонтов окружающей среды.
Исследования проводились на участках: клеверника-тимофеечно-гераниевом
и щучниковом. При геоботаническом описании на обоих участках выявлено
примерно одинаковое ярусное строение травостоя. Но были и различия между
ними в распределении надземной массы по отдельным горизонтам. Верхний
первый ярус образован в основном генеративными побегами злаков, второй ярус
на высоте около 20-30 см – гигрофильным разнотравным и клеверником средним.
При анализе структуры травостоя было установлено, что на участке клеверника-
тимофеечно-гераниевого основная часть надземной массы (57,4 %)
сосредоточена в горизонте 10-30 см, а на участке щучника основная часть её
распространена в припочвенном слое.
Изучение структуры травостоя растительного сообщества помогает выявить
ярусное строение изучаемого фитоценоза, более чётко установить границы
яруса или ярусов не только по высоте растений или травостоев, но по
горизонтам максимального накопления вегетативной массы.
В основу работы Т. А. Работного и Н. П. Крылова /28/ легло изучение
отдельных видов бобовых и их влияние на состав травостоя.
Исследования проводились на естественном лугу в пойме р. Оки,
расположенном на склоне от прируслового вала к центральной пойме. Отложения
наилка ничтожное, уровень грунтовых вод летом опускается ниже 2 м. Почвы
дерновые, богатые гумусом, суглинистые с хорошо выраженной зернисто-
комковатой структурой, нейтральной реакции, достаточно обеспеченной
подвижным Р2О5, но бедные доступной К2О.
В первом укосе было учтено исходное состояние: урожай по делянкам и
состав травостоев путём разбора по видам укосов, срезанных с постоянных
квадратов (по 1 м2) на каждой делянке. Весовое участие видов в урожае
(абсолютное, относительное) определялось на основе взвешивания разобранных
по видам в воздушно-сухом состоянии. В этом же году после отрастания отавы
была проведена прополка бобовых в соответствии со схемой опыта. В 1957 г.
рано весной снова произвели прополку бобовых. Несмотря на многократную
прополку, не удалось полностью исключить из травостоя виды бобовых, но их
участие в урожае было незначительным.
Продуктивность всех видов бобовых сильно колебалась по годам.
Отдельные виды различно реагировали на РК. В 1963 г. на этом же лугу были
высеяны бобовые растения. Включение в состав травостоев изученных видов не
оказало заметного влияния на суммарный урожай злаков и бобовых на период с
1957 по 1963 г.
В работе Л. Н. Алексеенко /1/ проанализирована взаимосвязь структуры
травостоя, фитоклиматических условий и некоторых физиологических процессов
в травостое луговых трав.
Проведённые опыты показали, что между структурой травостоя,
микроклиматическими условиями и физиологическими процессами у растений
существует прямая связь и взаимовлияние, и изменение одного из этих
факторов действует на другие показатели. Анализ структуры травостоя,
наблюдения за интенсивностью освещения, температурой и влажностью воздуха,
определение интенсивности фотосинтеза и транспирации выполнены одновременно
в период бутонизации-колошения.
Регистрация микроклиматических условий проводилась каждый час, учёт
интенсивности фотосинтеза и трансперации – через полтора часа (с 8 до 20
часов), затем были высчитаны средние дневные показатели. Подобные
наблюдения велись три дня подряд, 4-5 раз за вегетативный период в
различные фазы развития растений.
Разницы в размещении массы стеблей по горизонтам во всех травостоях не
наблюдалось. Таким образом можно сказать, что микроклиматические условия
одинаково влияют на травостой. Нижние горизонты профиля травостоя заполнены
листьями ежи, а верхние – листьями люцерны, поэтому общая листовая масса
распределена по высоте травостоя более равномерно.
Изменение микроклиматических условий в профиле травостоя смешанных
посевов произошли под влиянием изменения структуры травостоя, и в свою
очередь оказали воздействие на физиологические процессы растений. Это
доказывает тесную связь между этими факторами.
В основу работы /6/ легло изучение процессов, связанных с семенным
размножением. Разработка единой методики изучения семенной продуктивности
для всех семенных растений является реальной и вполне осуществимой задачей.
Выделено три предпосылки создания методики изучения семенной
продуктивности. Расчленение понятия «семенная продуктивность» на две и
сопряженное исследование их на одних и тех же объектах, первая предпосылка
для создания методики. Вторая — количество семяпочек в геницее у
разных систематических групп растений неодинаково. Третья — у большинства
растений количество семяпочек и семян на особь зависит не только от их
количества на элементарную единицу, но также от количества плодов или
соплодий на побегах и количества побегов на особи.
Данные о семенной продуктивности, о строении и свойствах семян, как и
все другие количественные показатели, могут быть использованы также для
оценки изменчивости и нормы реакции вида, а иногда и таксономии.
В статье Т. А. Работова и Н. П. Крылова /29/ выяснились возможности
повышения устойчивости участия бобовых в определении урожая луговых
травостоев в 1954 г. на территории Дедиковской опытной станции пойменного
луговодства Института кормов. Был заложен опыт по схеме О, К, Р, РК, NPK.
Состав травостоев ежегодно определяется разбором по видам укосов
срезанных с 8 постоянных квадратов площадью 1м для каждого варианта перед
первым укосом. В 1954 г. было учтено исходное состояние. Начиная с 1955 г.
весной ежегодно вносились удобрения по схеме. Исследованиями было
установлено, что группа бобовые неоднородна в отношении реакции на
удобрения: наиболее положительный эффект оказало калийное удобрение. На
калий положительно реагировали все виды бобовых. Наибольшее увеличение
урожая наблюдалось у чины луговой, клевера розового и красного.
Фосфорное удобрение оказало наибольшее влияние лишь на мышиный
горошек. На чину, заборный горошек, люцерну оно не оказало воздействия,
отрицательно повлияло на клевера.
Применение NPK действовало отрицательно на все виды бобовых, кроме
заборного горошка.
Таким образом, эффективность этих удобрений на лугах может зависеть не
только от различия содержания в почве доступных К2О и Р2О5, от
обеспеченности растений азотом и от общего содержания бобовых в травостое,
но и от видового состава группы бобовых.
В работе /32/ дана экологическая оценка видов луговых растений.
Исследователями была выполнена композиционная ординация для выборки 300
описаний луговых фитоценозов пойм рек Днепра, Сожа, Ипути и Беседи.
Приведена таблица отношения видов к фактору увлажнения методом
композиционной ординации.
В статье «Травянистые сообщества на границе луг-лес в условиях северо-
запада Белоруссии» /43/ проанализированы травянистые сообщества, которые
сформировались в условиях непосредственного контакта луговых угодий с
лесными массивами.
В качестве примеров наиболее типичных «контактных» сообществ подробно
рассматриваются ассоциации Sieglingietum decumbentis и Trifolium medii. Дан
их флористический диагноз, экологический и фитоценотический анализ;
определено место в системе синтаксономических единиц.
Положение на стыке двух типов растительности названных и других
сообществ представляет безусловно как научный прежде всего с позиции
эволюционной изменчивости фитоценозов, так и практический (народно-
хозяйственный) интерес.
Важнейшая особенность травостоев представленных сообществ – обилие в
них
|
