CC BY
15
УДК 581.524.81:631.616
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФИТОЦЕНОЗОВ В АГРОЛЕСОЛАНДШАФТАХ СУХИХ СТЕПЕЙ
А. М. Пугачёва, к. с.-х. н., [email protected] - Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), Волгоград, Россия
Определены закономерности формирования однодольных от общего числа цветковых растений
ряда флористических показателей вторичных фи- - имеют максимальную зависимость от куртинных
тоценозов в агролесоландшафтах сухих степей с защитных насаждений (81-98%).
помощью метода дисперсионного анализа. Выяв- Ключевые слова: агролесоландшафт, куртинные
лено, что следующие показатели: число видов и ро- защитные насаждения, растительные сообщества,
дов, число видов в 10 ведущих семействах, процент залежные земли, флора, сухие степи.
Сухие степи занимают в России площадь 28 млн. га [4]. В европейской России они не образуют сплошной полосы, а представляет собой три обособленных района: заволжский, задонский и причерноморский [1]. Объект исследований расположен на территории задонского района сухих степей, целинный покров которых, по Г. Н. Высоцкому, представлен узколистным и серым ковыльником. По В. В. Алехину, на этих территориях произрастали южные ковыльные бескрасочные степи, Е. М Лавренко характеризовал их как сухостепные, дерновинноз-лаковые. Уникальность территории сухих степей связана в первую очередь с климатическими характеристиками. Присутствие в травостое данных территорий в качестве содоминантов ксерофильных полукустарничков, которые при движении в сторону пустынь занимают в фитоценозах уже доминирующие позиции, объясняется общим количеством поступающих осадков, спецификой их распределения по сезонам вегетации, показателями испаряемости и влажности воздуха. Угроза исчезновения степного биома требует детального изучения возможных путей его восстановления. Одним из них является зарастание залежей, площадь которых в Российской Федерации по последним данным составляет 35 млн. га [2]. По мнению И. Э. Смелянского, залежные земли являются главным территориальным резервом восстановления степного биома в России [7]. Исследования проводились на старовозрастных залежах (24 года) в агролесоландшафтах сухих степей. Изучалось влияние искусственных защитных насаждений, неотъемлемой составной части современных агролесоландшафтов, на восстановление видового состава растительных сообществ на залежах прилегающих территорий. Результаты сравнительного изучения видового богатства флоры известны с первой половины прошлого века. Основоположни-
Таблица 1 - Параметры флоры пробных площадс
ком сравнительной флористики считается Альфонс Декандоль, который доказал, что флора различных географических районов должна служить объектом сравнительно-флористических исследований. Несмотря на имеющиеся данные по вариативности флористических показателей по зональной принадлежности, сведения по выявленным зависимостям в пределах конкретного ландшафта практически отсутствуют. Этим обусловлено данное исследование, целью которого явилось выявление степени влияния фактора искусственных лесных (куртинных) насаждений на формирование некоторых параметров флор растительных сообществ прилегающих территорий в агролесоландшафтах сухих степей.
Материалы и методика исследований. Дисперсионный однофакторный анализ, используемый в данной работе, позволил установить долю влияния куртинных насаждений (как фактора) на флористические показатели растительных сообщ< 2В> которые определялись в процентах величиной Лх , а также долю влияния ^ неучтенных факторов, определяемых личиной . Градациями
фактора являлась уда- ленность от насаждений. Пробные площадки размещались на расстоянии 30, 60, 90 и 120 м, по 10 площадок на каждом варианте с 2008 по 2015 гг. Достоверность полученных результатов оценивалась критерием Фишера F [5]. При изучении влияния насаждений на флору прилегающих территорий проанализированы 10 показателей по Шмидту [6].
Результаты и их обсуждение. На основе проведенных ранее геоботанических исследований растительных сообществ методом пробных площадок составлены флористические списки и выявлены 114 видов высших сосудистых растений [3, 6]. Посредством их унификации рассчитаны флористические показатели, представленные в таблице 1.
на залежах по градациям фактора (удаленность)
Параметр Градация фактора
30 м 60 м 90 м 120 м
Число: видов 86,0 89,0 75,0 74,0
родов 71,0 72,0 62,0 62,0
семейств 25,0 25,0 21,0 23,0
Среднее число: видов в семействе 3,4 3,6 3,6 3,2
родов в семействе 2,8 2,8 2,9 2,6
видов в роде 1,2 1,2 1,2 1,2
Процент: однодольных от числа цветковых 2,3 8,9 30,6 32,4
спайнолепестных от числа двудольных 15,1 13,5 9,3 4,1
видов в 10 ведущих семействах 78,2 79,9 85,7 85,8
Отношение числа видов семейств Asteraceae/Poaceae 7,3/1,0 2,6/1,0 1,0/1,4 1,0/1,6
Такие показатели флористического богатства, как число видов, родов и семейств уменьшаются по направлению от куртинных насаждений 5Н 20Н. С этим связаны разные стадии сукцессионных смен на вариантах разной удаленности от насаждений. При удалении от насаждений уменьшается общее число видов при изменении видового состава растительных сообществ. Вариант вблизи насаждений (30 м) характеризуется бурьянистой стадией зарастания. Более продвинутая сукцессионная стадия - рыхло-дерновинная с признаками плотнодерновинной -наблюдается на расстоянии 120 м от насаждений. С этим связан и увеличивающийся по мере удаления от насаждений процент (с 2 до 32) присутствия в составе растительных сообществ однодольных от числа
цветковых растений.
В данных исследованиях класс однодольных представлен семейством Poaceae и однократно семейством Cyperáceae видом Carex melanostachya M. Bieb. Ex Willd. Виды семейства Poaceae занимают доминирующие позиции в коренных степных ценозах. В наших исследованиях они представлены видами Stipa lessingiana Trin. еt Rup., Festuca valesiaca L., Bromopsis inermis (Leyss.) Holub, Stipa capillata L., Koeleria gracilis Pers. и др.
При статистической обработке данных определен тренд повышения процентного содержания однодольных от числа цветковых в растительных сообществах по градациям фактора. Коэффициент аппроксимации составил R2 = 0,9035 (рисунок 1).
Градации фактора
Рисунок 1 - Тренд содержания однодольных от числа цветковых в растительных сообществах по градациям фактора
Разные стадии зарастания на объектах исследований объясняют и меняющееся по мере удаленности от насаждений соотношение видов семейств Asteraceae к Роасеае.
Дисперсионный анализ позволил выявить долю
изменчивости исследуемых параметров флоры под влиянием фактора куртинных насаждений. В таблице 2 представлены результаты анализа 10 одно-факторных дисперсионных комплексов (по числу учитываемых параметров).
Таблица 2 - Результаты дисперсионного анализа по формированию флористических показателей в зависимости от
фактора куртинных насаждений с учетом градаций фактора
Показатель Число Среднее число видов Процент Отношение числа видов семейств As-teraceae/ Poaceae
видов родов семейств в се-мейст-ве в се-мейст-ве в роде однодольных от числа цветковых спайнолепестных от числа двудольных видов в 10 ведущих семействах
r-1 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
n-r 14,00 17,00 13,00 19,00 21,00 18,00 13,00 17,00 17,00 20,00
C y 922,00 586,30 67,10 1,52 1,37 0,67 2861,12 381,50 236,20 617,60
C X 748,00 476,10 47,50 0,50 0,20 0,02 2861,12 379,80 233,20 138,20
C z 174,00 110,20 19,60 1,02 1,17 0,65 2,42 1,50 3,00 479,40
tH U b 249,00 158,70 15,80 0,16 0,06 0,006 953,70 126,60 77,70 46,00
12,40 6,40 1,50 0,05 0,05 0,03 0,18 0,10 0,17 23,90
vi 0,81 0,81 0,71 0,33 0,15 0,02 1,00 0,99 0,98 0,22
0,19 0,19 0,29 0,68 0,85 0,97 0 0,01 0,02 0,78
F 19,30 24,70 10,30 3,20 1,20 0,20 5083,80 1260,00 435,20 1,90
Fst = (3,24 - 5,29 - 9,0)
Заключение, выводы. Анализ показателей флористического богатства позволяет сделать вывод, что влияние куртинных насаждений сказывается в большей степени на число видов и родов. Изучаемый фактор ответственен за 81% их изменчивости. Меньшее влияние насаждения оказывают на число семейств - 71%. Слабую, но достоверную зависимость от изучаемого фактора в 33% обнаруживает показатель среднего числа видов в семействе. Число видов в 10 ведущих семействах и количество спайнолепестных зависит от насаждений на 99-98%.
Достоверная зависимость от удаленности от куртинных насаждений наблюдается у показателя процентного содержанию однодольных от числа цветковых растений в растительных сообществах.
Этот важный показатель характеризует выявленные ранее различия в стадиях зарастания залежей в зависимости от удаленности от насаждений. Увеличивающийся процент однодольных с 2,3 до 32,4% по градациям фактора характеризует удаленные растительные сообщества как приближающиеся к терминальной стадии развития. Однодольные являются ведущим классом в коренных степных климаксовых ценозах, что характеризует изучаемые фитоценозы удаленных объектов как вторичную целину.
Таким образом, дисперсионный анализ показал достоверную зависимость ряда флористических показателей в растительных сообществах от фактора куртинных насаждений. Показатели: число видов, родов, число видов в 10 ведущих семействах, количество спайнолепестных, процент однодольных от числа цветковых растений в растительных сообществах - обнаруживают максимальную зависимость, составляющую 81-98%.
Литература:
1. Высоцкий Г. Н. Ергеня: Культурно-фитологический очерк // Тр. Бюро по прикладной ботанике. - 1915. - № 6. - С. 1113-1436.
2. Иванов А. Л. Рациональное использование и охрана земельных (почвенных) ресурсов Российской Федерации // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. -
2015. - № 1. - С. 7-10.
3. Кулик К. Н., Пугачёва А. М. Структура растительных сообществ залежных земель в системе куртинных защитных лесных насаждений в сухих степях // Аридные экосистемы. - 2016. - Т. 22. - № 1(66). - С. 77-85.
4. Орлов Д. С., Бирюкова О. Н. Запасы углерода органических соединений в почвах Российской Федерации // Почвоведение. - 1995. - № 1. - С. 21-32.
5. Плохинский Н. А. Биометрия. М.: Издательство Московского университета, 1970. - 367 с.
6. Пугачёва А. М. Влияние нелинейной агролесомелиорации на восстановление степных ценозов на старовозрастных залежах // Защитное лесоразведение, мелиорация земель, проблемы агроэкологии и земледелия в Российской Федерации: материалы Международ. науч.-практ. конф., посвященной 85-летию создания ВНИАЛ-МИ, Волгоград, 19-23 сент. 2016 г. - Волгоград: ВНИАЛМИ,
2016. - С. 217-221.
7. Смелянский И. Э. Сколько в степном регионе России залежей // Степной бюллетень. - 2012. - № 36. - С. 4-7.
8. Шмидт В. М. Статистические методы в сравнительной флористике. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1980. - 176 с.
REGULARITIES OF RECONSTRUCTION OF PHYTOCENOSIS IN AGROFOREST LANDSCAPES OF DRY STEPPE
Pugacheva A. M., PhD Sci. Agr. [email protected] - Federal State Budget Scientific Institution "Federal Scientific Center of Agroecology, Complex Melioration And Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences (FSC of Agroecology RAS), Volgograd, Russia
The paper determines the regularities of forming of a number of floristic indices of secondary phytocenosis in agroforest landscapes of dry steppe with the use of the method of disperse analysis; reveals that the following indices: number of species and genus, number of species of 10 principle families, percentage of monocotyledonous in the total number of phanerogamous plants - show the maximum dependence on parterre protective forestations.
Key words: agroforest landscape, parterre protective forestations, vegetative associations, fallow lands, flora, dry steppes.
УДК 634.93:519.24
ЗНАЧЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В МЕТОДИКЕ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ПШЕНИЦЫ
О. В. Рулева, д. с.-х. н., [email protected], Н. Н. Овечко, [email protected] - Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), Волгоград, Россия
Разработана методика по отбору образцов растений на основе математического моделирования и полевых исследований в Николаевском районе Волгоградской области на озимой пшенице. Проведен дисперсионный анализ достоверности полу-
Для повышения урожая сельскохозяйственных культур необходим мониторинг состояния растений с отбором образцов на разных фазах развития либо на элиминированной стадии урожая. Задачей полевого опыта, лежащего в основе мониторинга, является установление различий между вариантами, количественная оценка влияния факторов, условий и приемов возделывания на урожай растений [3]. Метод площадок, как один из способов учета урожая, предполагает работу с большим количеством выборок, достигающим от 200 до 300 случайно отобранных растений, что не всегда возможно в рыночных условиях, так как это ведет к повышению себестоимости продукции. Следовательно, возникает необходимость в разработке новой методики полевого опыта.
ченных данных и оценка совокупностей по ^крите-рию Стьюдента.
Ключевые слова: математическое моделирование, нормальное распределение, агроценоз озимой пшеницы, малая выборка, влияние лесных полос.
Материалы и методика исследований.
Исследования для разработки методики по отбору образцов на основе математического моделирования были проведены в Николаевском районе Волгоградской области на озимой пшенице под защитой 2-3-рядных лесных полос (ЛП) из тополя гибридного на метровых площадках в течение трех лет. Количество стеблей варьировало от 250 до 600 шт. в зависимости от плотности посадки, всхожести, нормы высева и перезимовки растений. Поэтому на разных расстояниях от ЛП - 2,5-20 высот (Н) ЛП - по трансекте случайно было отобрано от 215 до 352 растений озимой пшеницы в фазу цветения.
Результаты и их обсуждение.
Согласно законам математического анализа, любую выборку растений необходимо оценить с
