CC BY
183. Czyzewska K. Syntaksonomia srodl^dowych, pionierskich muraw napiaskowych // Monogr. Bot., 1992. - No 74.
4. Czyzewska K., Olaczek R. Belchatowski Okr^g Przemyslowy w badaniach Instytutu Biologii Srodowiskowej Uniwersytetu Lodzkiego // Acta Univ. Lodz., Folia Sozol., 1983. - No 1. - C. 89-123.
5. Kobendzina J., Kobendza R. Rozwiewanie wydmy Puszczy Kampinoskiej. - Wydmy srodl^dowe Polski. - Warszawa: PWN, 1958.
6. Marshall J. K. Corynephorus canescens (L.) Beauv // J. Ecol., 1967. - No 55. - C. 207-220.
7. Matuszkiewicz W. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roslinnych Polski. - Warszawa: PWN,
2001.
8. Rahmonov O. Relacje pomi^dzy roslinnosci^ a gleb^ w inicjalnej fazie sukcesji na obszarach pias-zczystych. - Katowice: US, 2007. - 198 c.
9. Rychnovska-Soudkova. Corynephorus canescens (L.) P. Beauv. (Physiologisch-ökologische Studie einer Pflanzenart). - Rozpr. Ceskoslov. Akad. Ved., 1961. - No 71. - C. 1-84.
10. Szczypek T., Wach J., Wika S. Zmiany krajobrazow Pustyni Bl^dowskiej. - Sosnowiec: WNoZ US, 1994. - 87 c.
11. Zielinska J. Porosty Puszczy Kampinoskiej // Monogr. Bot., 1967. - No 24. - 130 c.
УДК 502.7(571.513)
МОНИТОРИНГ ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЕ ОЗЕРА ТУС ШИРИНСКОЙ ОЗЕРНО-КОТЛОВИННОЙ СТЕПИ
Г.Д. Рудакова1, Т.М. Зоркина2
'Красноярский государственный университет, Россия, г. Красноярск, [email protected] 2Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, Россия, г. Абакан
Прибрежная растительность озера Тус подвержена рекреационной нагрузке, которая отражается на их биологических и эколого-физиологических характеристиках.
The coastal vegetation of Tus is subject to recreational loading which is reflected in their biological and ecological characteristics
Введение
В России засолению подвержено около 10% всей территории, сосредоточены в основном в Поволжье и Западной Сибири. Данные территории слабо изучены, так как отличаются низкой продуктивностью и в сельском хозяйстве используются слабо. Исследуемый район расположен в Ширинской котловинной степи с большим количеством озер разной степени засоления и характеризуется резкоконтинентальным климатом. Особенно интересны растительность и почвы минерализованных озер, так как они испытывают сильную рекреационную нагрузку, которая отмечается значительным нарушением растительного покрова, связанным с выпасом скота и деятельностью человека. В результате исчезают основные виды растений, образующие растительные сообщества, снижается проективное покрытие, изменяются их структура, урожайность и качества почвы. Поэтому изучение биолого-экологических и физиологических особенностей растительности и почв имеет теоретическое и практическое значение, тем более, что 60% всей площади Хакасии используется в качестве кормовых угодий. С целью сохранения биоразнообразия уникальной территории необходимо детально изучать растительность и почвы, их состояние, динамику, устойчивость к экстремальным факторам, чтобы прогнозировать изменения и разрабатывать меры по улучшению. Цель работы - изучить эколого-физиологические особенности фитоценозов рекреационной зоны озера Тус.
Условия и методы исследования
Объектом исследования является растительность и ее эколого-биологические и физиологические особенности в рекреационной зоне озера Тус Ширинского района. Изучение растительных сообществ проводилось с 2005 по 2009 год согласно общесоюзной ин-
струкции геоботанических исследований (1984) [1] с дополнениями из методики «Фитоценология» (2003) [4] и «Экология растений» (2006) [5]. Растительность изучалась методом закладки стационарных площадок 10x10 м в направлении к северу и югу от зеркала воды озера: на северной стороне выбрано 4 участка, на южной - 3. Запасы фитомассы определяли методом укосов (1 м2) в четырехкратной повторности с последующим разделением на хозяйственно-ботанические группы: осоки, злаки, бобовые, полыни, остальное разнотравье. Каждая группа взвешивалась отдельно. Название фитоценозов дано по фито-топологической классификации, где доминирующие виды ставятся на первое место. Всего выделено 4 фитоценоза на северном склоне и 3 - на южном. Определение видового состава растений проводили по определителю растений юга Красноярского края под редакцией И.М. Красноборова (1979) [5]. Экологические группы выделили по методике А.В. Куми-новой (1974) [6], водный дефицит - по Е.П. Прокопьеву (1997) [8]. Определение засухоустойчивости определяли по формуле Ф.Я. Сказкина (1948) [9]:
Х=В*1000/А, где
А - исходный вес снопика;
Б - потеря влаги за 30, 60, 90 минут;
Х - количество потерянной воды в граммах на 1 кг сырой массы.
Химический анализ почв выполняли в агрохимической лаборатории аграрного факультета Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. Математическая обработка урожайности проведена с помощью компьютерной программы Excel [3]. К примеру, НСР05ц/га за 2007 год на северном склоне составляет F1 - 1,5, F2 - 1,9, F3 - 3,1, F4 - 1,5; на южном склоне - F1 - 1,2, F2 - 2,4, F3 - 1,1.
Результаты и их обсуждение
На территории объекта исследования с северной стороны озера Тус наблюдается характерная смена почв: солончак типичный, луговой солончак, лугово-солончаковая почва и чернозем южный; на южном склоне - типичный солончак, лугово-болотный солончак и чернозем южный. К данным типам почв приурочены растительные сообщества (табл. 1).
Таблица 1
Химические свойства почв фитоценозов в окрестности озера Тус
Название фитоценоза, координаты Гумус, % Р Н Степень засоления,%
2007 2009 2007 2009 2007 2009
Северный склон
Деградированный (F0) (N 54044,826, E89057, 168) 0,96 0,89 8,0 8,1 2,183 2,301
Злаково-тростниково-разнотравный (F1) (N 54044,834, E89057, 160) 1,64 1,77 7,80 8,55 1,444 1,721
Ирисово-злаково- термопсисовый (F2) (N 54044,843, E89057, 149) 4,12 3,25 7,80 8,65 0,405 0,450
Овсяницево-полынный с кара-ганой (F3) (N 54044,889 E89057, 134) 3,84 3,27 7,30 7,5 0,214 0,249
Овсяницево-
ковыльно-
полынно-
лапчатковый с ка- 4,48 4,08 7,4 8,3 0,356 0,385
раганой (Б4) (К 54044,921
Е 89057, 109)
Южный склон
Солеросовый со
сведои изрежен-ный (Б0) (К 54043,445, Е89056, 1,1 1,27 8,4 7,9 3,501 3,43
908)
Тростниково-
осоково-
разнотравный (Б1) (К 54043,434 4,5 3,97 7,9 7,6 0,645 0,75
Е 89056, 910)
Овсяницево-
полынно-
эдельвейсовый(Р2) (К 54043,424 3,84 3,16 7, 4 8,2 0,21 0,19
Е 89056, 923)
Тырсово-полынно-
разнотравный (Б3) (К 54043,415 3,67 2,92 7,3 8,3 0,201 0,28
Е 89056, 935)
Во всех почвах наблюдается неравномерное распределение гумуса по профилю. Преимущественные запасы гумуса концентрируются в слое 0-20 см. Во втором фитоценозе северного склона ирисово-злаково-термопсисового (Р2) почвы отличаются наибольшим количеством гумуса, так как он достаточно увлажнены, менее засолены по сравнению с первым. Он имеет высокое проективное покрытие травостоя, четырехъярусную структуру, урожайность достигает 26,5 ц/га сухой массы. Высокому засолению соответствуют более высокие показатели рН среды. Однако наибольшее значение засоления и рН в Б0 деградированном фитоценозе.
На южном склоне в солеросовом со сведой (Б0) отмечается самая высокая степень засоления и низкое содержание гумуса. Тростниково-осоково-разнотравный (Б1) фитоценоз имеет четырехъярусную структуру, довольно высокий травостой, до 60 см, общее проективное покрытие до 90%, урожайность составляет 24,2 ц/га. Здесь мы наблюдаем наибольшее количество гумуса, резкое снижение засоления и рН среды. Остальные два фитоценоза (Б2 и Б3) являются степными, которые приуроченны к черноземам южным, к тому же тырсово-полынно-разнотравный (Б3) значительно защебнен. В них содержание гумуса колеблется в пределах от 3,6 до 3,84%, значительно снижается засоление. Такие показатели почв соответствуют черноземам южным, где расположена степная растительность с урожайностью от 9,7 до 13,4 ц/га сухой массы. Следует отметить, что значение рН среды и засоление на северном склоне увеличивается во всех растительных сообществах в 2009 году, на южном склоне отмечается подобная закономерность, кроме Б2, где повышается засоление за счет увеличения рекреационной нагрузки.
Разнообразный комплекс природных условий и рельефа озера Тус, а также разностороннее воздействие со стороны хозяйственной деятельности человека послужили причиной большого разнообразия растительных сообществ с неодинаковым водным дефицитом. Водный дефицит объединяет в себе потенциальную способность тканей к водонасыще-нию и реальный уровень их оводненности. Кроме того, величина водного дефицита
наиболее полно характеризует потерю воды листом и является ценным физиологическим показателем степени зависимости интенсивности фотосинтеза от обеспеченности влагой. В силу своей относительности он позволяет сравнивать между собой фитоценозы в период вегетационного сезона (рис. 1). В представленном сезонном ритме изучаемых нами фи-тоценозов видно, что динамика водного баланса растений в фитоценозах изменяется по месяцам и отличается в разные годы, что зависит от выпавших осадков, температурного режима, степени засоления, хозяйственной деятельности. Кроме того, водный баланс ухудшается от начала к концу вегетации в связи с возрастными изменениями листьев. За годы исследований водный дефицит на северном и южном склонах луговых фитоценозов (Б1сев., Б2сев., Б1южн.) находился в пределах нормы или незначительно повышен, так как в 2009 году отмечается повышенное засоление почвы и более высокая рекреационная нагрузка.
60 540
ч
о
северный склон
£
I
Ш
1
II
р
1
^ V
::: К\
12 3 4
фитоценоз
I июнь ЕЭ июль Ш август И сентябрь
60
,40
I
а20
0
южный СКЛОН
_
в
1
1 . 2 3
фитоценоз
Iиюнь Е3ав[ус1 Ысентябрь
А - 2007 год
1 2 3 4 1 2 3
фитоценоз фитоценоз
Шиюиь ЕЭ и юл ь ЕЗавгуст □ сентябрь Ниюнь Ииюль ^август Ысентябрь
Б - 2009 год
Рисунок 1. Водный дефицит прибрежной зоны озера Тус 2007-2009 гг.
Из физиологических особенностей можно сказать, что в данных фитоценозах доминируют мезофиты (к примеру в сев. Встречаются гидромезофиты - 30%, эумезофиты -54,7%, ксеромезофиты - 15,3%), для которых характерно свободное протекание водного обмена, в связи с произрастанием их в оптимальных условиях. Степные растительные сообщества как северного, так и южного склонов (Б3 сев., Б4 сев., 2 юж., Б3 юж.) имеют значения водного дефицита довольно высокие - от 38% до 45%. В них преобладают до 7072% ксерофитов и 25-28% ксеромезофитов, которые относятся к гидролябильным видам и характеризуются поэтому резкопеременным водным балансом.
Засухоустойчивость - это способность растений удерживать воду в клетках и тканях. Данный признак показывает способность растений выносить засуху (рис. 2).
л
I-
и
о
а ^
т
О ь
и >-
О
X >
и ГЗ ГО
330
Его
По
Р1 Злаково-тростниково-разнотравный
42,7 38,2
33,8 1 29,3
июнь
июль август сентябрь Месяц
Северный склон
Южный склон
50 40 30 20 10 0
Р1 Тростниково-осоково-разнотравный
Овсяницево-полынно-эдельвейсовый
41,7 г> с л
19,1 18,9
50
40
30
20
10
43,6 39,8
20,4 22,3
1
июнь
июль Месяц
август сентябрь
июнь июль август сентябрь
Месяц
50 40 30 20 10 0
РЗ Тырсово-полынно-разнотравный
38,7
30,6 29,5
июнь июль август сентябрь
Месяц
Рисунок 2. Засухоустойчивость растительных сообществ озера Тус.
Показатели засухоустойчивости изменяются по месяцам. На северном склоне злако-во-тростниково-разнотравный (F1) и ирисово-злаково-термосисовый (F2) фитоценозы лугового типа быстрее и в большем количестве отдают влагу на 1 кг сырой массы, следовательно, они менее засухоустойчивы. Более устойчивые фитоценозы к засухе это - овсяни-цево-полынный с караганой (F3) и овсяницево-ковыльно-полынно-лапчатковый с карага-ной (F4). Это типичные степные фитоценозы, где доминируют Festuca valesiaca, Stipa capillata, Artemisia frigida и Caragana pygmaea, которые отдают влагу в меньшем количестве и постепенно.
На южном склоне тростниково-осоково-разнотравный (F1) характеризуется меньшей засухоустойчивостью, так как располагается в более увлажненном месте, и может себе позволить отдать лишнюю влагу. А остальные два фитоценоза степного типа испаряют влагу достаточно резко в июле, а в последующие месяцы постепенно и экономно. Следовательно, они еще более засухоустойчивы.
Выводы
1. Выделенные растительные сообщества различны по эколого-физиологическим параметрам, приурочены к разным почвенным условиям и отличаются степенью рекреационной нагрузки. На северном склоне фитоценозы наиболее подвержены рекреационной нагрузке и достаточно засолены F0-F3. На южном склоне - F1 имеет самое высокое засоление, а степные фитоценозы F2 и F3 почти не засолены, испытывают меньшую рекреационную нагрузку.
2. Водный дефицит в первых фитоценозах северного и южного склонов находится в пределах нормы в 2007 и 2009 годах. В растительных сообществах степного типа отмечается значительное увеличение водного дефицита (до 45%). Засухоустойчивость луговых фитоценозов, находящихся вблизи озера, низкая, по сравнению со степными, которые расположены на выровненных плато или склонах.
3. Такие исследования помогут не только выявить, но и систематизировать растительные сообщества по степени рекреационной нагрузки и в дальнейшем наметить мероприятия по их использованию и восстановлению.
Список литературы
1. Гайдамака Е.И., Деркаева Н.Я., Черкесов А.М., Фриева Т.А. и другие. Общесоюзная инструкция по проведению геоботанического исследования природных кормовых угодий и составлению крупномасштабных геоботанических карт / Министерство сельского хозяйства СССР. - М.: Колос, 1984. - 105 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1968. - 335 с.
3. Егунова Н.А. Материалы по химическому анализу почв окрестностей озера Тус. - Абакан, 2006. - 30 с.
4. Зоркина Т.М. Фитоценология: учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности 011600 - Биология. - Абакан: Изд-во Хакасского гос. ун-та им. Н.Ф. Катано-ва, 2003. - 48 с.
5. Красноборов И.М. Определитель растений юга Красноярского края. - Новосибирск: Наука, 1979.
6. Куминова А.В. Растительный покров Хакасии. - Новосибирск: Наука, 1976. - 273 с.
7. Ларин И.В. Луговодство и пастбищное хозяйство. - М.: Колос, 1975. - 167 с.
8. Прокопьев Е.П. Экология растений, ТГУ, 2001. - 330 с.
9. Сказкин Ф.Я., Ловчинская Е.И. Практические занятия по физиологии растений: Лабораторный практикум. - М.: Сов. наука, 1948. - 378 с.
