YIELD AND ONTOGENETIC STRUCTURE OF MEADOW ECOSYSTEMS IN THE FLOODPLAIN OF THE SOZH RIVER IN CHECHERSK DISTRICT, GOMEL REGION

Full Text

Введение Пойменные луга являются наиболее ценными естественными кормовыми угодьями. В Гомельской области они представлены в поймах рек Днепр, Припять, Сож и их притоков. Сохранение и поддержание высокой продуктивности пойменных лугов - жизненно необходимое условие для успешного решения задач дальнейшего развития животноводства страны. Поэтому рациональное использование и охрана естественных кормовых угодий, в том числе пойменных, имеет важное народнохозяйственное значение. Методика исследований Флористический состав изучали по методу А.А. Корчагина (Корчагин 1964) одновременно с геоботаническим описанием травостоев луговых экосистем (Раменский 1971). Латинские названия видов высших растений даны по определителю (Определитель высших ... 1999). Классификацию растительности луговых экосистем выполняли в соответствии с принципами и методами эколого-флористической классификации Браун-Бланке (Миркин и др. 2002; Карамышева 1967; Александрова 1969). Определение содержания 137Cs в растительных образцах производили на гамма-спектрометрическом комплексе Tenneleс по МВИ.МН 3421-2010 «Методика выполнения измерений объемной и удельной активности гамма-излучающих радионуклидов на гамма-спектрометрах с полупроводниковыми детекторами». Определение содержания 90Sr в растительных образцах проводили в РНИУП «Институт радиологии» АН РБ. Оценку радиоактивного загрязнения растений и возможности их безопасного использования давали путем сопоставления полученных результатов с нормативным показателем республиканского допустимого уровня содержания 137Cs в лекарственно-техническом сырье (РДУ/ЛТС-2004), равным 370 Бк/кг. Ценопопуляционную структуру доминантных видов луговых экосистем изучали путем закладки учетных площадок размером (25х25) см случайным методом в 10-кратной повторности с последующим определением онтогенетического состава и плотности по существующим методикам (Ценопопуляции растений ... 1976). Результаты исследований Метеорологические условия вегетационного периода 2017 г. представлены в таблице 1. Анализ метеорологических условий 2017 г. показал, что среднемесячная температура воздуха в апреле - на 1,5оС, в июне - на 0,7оС, в августе - на 1,6оС, в сентябре - на 1,8оС выше средней многолетней; в мае - на 0,5оС, в июле - на 1,3оС ниже среднемесячной температуры. Количество выпавших осадков в апреле - на 28,1 мм, мае - на 23,2 мм, июне - на 35,5 мм, августе - на 3,1 мм, сентябре - на 29,1 мм меньше средней многолетней величины. Итак, среднемесячное количество осадков за вегетационный сезон 2017 г. на 94,4 мм было ниже средних многолетних данных. Таблица 1 Среднемесячная температура воздуха (оС, над чертой) и сумма осадков (мм, под чертой) по данным Гомельского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Месяц оС / мм Средние многолетние Апрель 8,1 6,6 16,9 45,0 Май 13,4 13,9 31,2 55,0 Июнь 17,7 17,0 43,5 79,0 Июль 18,5 19,8 115,2 90,0 Август 20,3 18,7 57,9 61,0 Сентябрь 14,8 13,0 28,9 58,0 Сумма осадков, мм 293,6 388,0 В вегетационный период 2017 г. были продолжены исследования луговых экосистем правобережной поймы р. Сож на территории Чечерского района Гомельской области. Ниже приводятся геоботанические описания исследуемых луговых экосистем Чечерского района. Объект 1. Плоская равнина шириной 40 м и длиной 150 м правобережной центральной поймы р. Сож вблизи деревни Отор. Координаты: N 52°58′032′′; Е 30°55′228′′. Доминантом травостоя является щучка дернистая (Deschampsia cespitosa). Аспект травостоя светло-коричневый от соцветий щучки дернистой. Проективное покрытие 90%, высота травостоя 90-100 см. Почва дерново-глееватая, супесчаная. По эколого-флористической классификации луговая экосистема отнесена к ассоциации Deschampsietum cespitosae, субассоциации Prunellatosum vulgaris, варианту Agrostis tenuis. Объект 2. Грива прирусловой части правобережной поймы р. Сож вблизи д. Отор, ширина 30 м, длина 290 м. Координаты: N 52°58′005′′; Е 30°55′398′′. Доминантом травостоя является мятлик узколистный. Аспект травостоя пепельно-зеленый с отдельными белыми соцветиями таволги обыкновенной (Filipendula vulgaris), клевера горного (Trifolium montanum). Общее проективное покрытие 65%, высота травостоя 30-50 см. Почва луговой экосистемы аллювиально-дерновая, слаборазвитая, мелкозернистая-связнопесчаная. По эколого-флористической классификации луговая экосистема отнесена к ассоциации Poetum angustifoliaе. Объект 3. Плоская грива прирусловой части поймы р. Сож шириной 20 м, длиной 120 м. Координаты: N 52°58′002′′; Е 30°55′422′′. Доминантами травостоя являются вейник наземный и полевица виноградниковая. Аспект травостоя светло-коричневый. Проективное покрытие травостоя 45-90%, основная высота 40-100 см. Почва аллювиально-луговая, супесчаная. По эколого-флористической классификации луговая экосистема отнесена к ассоциации Agrostio vinealis-Calamagrostietum epigeios. Объект 4. Глубокое межгривное понижение правобережной центральной поймы в 200 м от старицы шириной 20 м, длиной 50 м. Координаты: N 52°54′797′′; Е 30°55′604′′. Доминантом травостоя является осока острая (Carex acuta). Аспект травостоя зеленый. Проективное покрытие 100%, высота травостоя 120 см. Почва дерново-глеевая, суглинистая. По эколого-флористической классификации луговая экосистема отнесена к ассоциации Caricetum gracilis. Объект 5. Пониженная равнина центральной левобережной поймы р. Сож вблизи моста у д. Залесье. Координаты: N 52°39′19,49′′; Е 30°58′51,28′′. Доминантами травостоя являются мятлик луговой и овсяница луговая. Аспект травостоя серо-зеленый с рассеянными белыми вкраплениями звездчатки злаковидной (Stellaria graminea) и подмаренника северного (Galium boreale). Проективное покрытие травостоя 85-90%, высота 50-60 см. Почва алювиальная луговая. По эколого-флористической классификации луговая экосистема отнесена к ассоциации Poo-Festucetum pratensis, вариант Alopecurus pratensis. Синтаксономическое разнообразие луговой растительности изучаемой территории поймы р. Сож Чечерского района представлено 5 ассоциациями. Агрохимический анализ почв луговых экосистем в пойме р. Сож Чечерского района представлен в таблице 2. Из таблицы видно, что почвы трех ассоциаций (Poetum angustifoliaе, Agrostio vinealis - Calamagrostietum epigeios, Caricetum gracilis) близки к нейтральной, а первого и пятого объектов - слабокислые. По обеспеченности подвижным калием почвы относятся к слабообеспеченным. На этом фоне лучше обеспечены почвы первого и четвертого объектов, несколько ниже его содержалось в третьем объекте, а менее всего - во втором и пятом объектах. По содержанию подвижного фосфора почвы являются среднеобеспеченными, наиболее обеспеченными среди пяти изучаемых объектов являются почвы пятого и третьего объектов, а менее обеспеченными - почвы четвертого объекта. По сравнению с содержанием калия в почве содержание фосфора было в 2-6 раз выше. По содержанию органического вещества не отмечалось резкого различия между объектами, однако его содержание является низким, учитывая, что пойменные луга характеризуются повышенным накоплением органического вещества. Таблица 2 Агрохимическая характеристика почв луговых экосистем в пойме р. Сож Чечерского района № объекта Название ассоциации Определяемые показатели рHКCl калий (подвижный), мг/кг фосфор (подвижный), мг/кг органическое вещество, % 1 Deschampsietum cespitosae 5,92 60 144 1,92 2 Poetum angustifolia 6,13 38 165 1,64 3 Agrostio vinealis-Calamagrostietum epigeios 6,45 52 174 1,47 4 Caricetum gracilis 6,22 65 123 1,88 5 Poo-Festucetum pratensis 5,26 29 196 1,74 Анализ урожайности надземной фитомассы луговых экосистем (табл. 3) показал, что наиболее высокая урожайность отмечена в ассоциации Caricetum gracilis. Это почти в два раза выше, чем во втором объекте в ассоциации Poetum angustifoliaе. Урожайность ассоциации Agrostio vinealis-Calamagrostietum epigeios оказалась только на 2,5 ц/га выше, чем в предыдущей ассоциации. В двух ассоциациях - Deschampsietum cespitosae и Poo-Festucetum pratensis - урожайность оказалась практически одинаковой. Урожайность луговых экосистем, на наш взгляд, связана с их местоположением в пойме и зависит от флористического состава, а также доминирующих видов, которые вносят значительный вклад в формирование урожая надземной фитомассы. Анализ удельной активности надземной фитомассы показал, что получаемый корм этих угодий может быть пригоден для использования без ограничений, поскольку удельная активность цезия-137 в сене не достигает величины 1 300 Бк/кг (табл. 4). Таблица 3 Урожайность надземной фитомассы луговых экосистем в пойме р. Сож Чечерского района (в ц/га сухой массы) № объекта Название ассоциации Урожайность надземной фитомассы, ц/га 1 Deschampsietum cespitosae 30,6 ± 1,8 2 Poetum angustifolia 18,7 ± 0,9 3 Agrostio vinealis - Calamagrostietum epigeios 21,2 ± 1,1 4 Caricetum gracilis 35,8 ± 2,2 5 Poo - Festucetum pratensis 31,3 ± 1,9 НСР0,5 ц/га 1,8 Таблица 4 Удельная активность 137Cs и КН в травяных кормах луговых экосистем в пойме р. Сож Чечерского района № объекта Название ассоциации 137Cs 90Sr удельная активность, Бк/кг удельная активность, Бк/кг 1 Deschampsietum cespitosae 49,1 ± 9,8 3,0 ± 0,80 2 Poetum angustifoliaе 109,0 ± 16 6,6 ± 1,20 3 Agrostio vinealis - Calamagrostietum epigeios 75,8 ± 10,9 7,6 ± 0,95 4 Caricetum gracilis 69,4 ± 9,2 5,8 ± 0,73 5 Poo - Festucetum pratensis 37,8 ± 7,6 4,4 ± 0,51 Анализ содержания радиостронция-90 в надземной фитомассе показал, что наименьшая удельная активность отмечена в первом и пятом объектах, а наибольшая - во втором и третьем объектах (превышала почти в два раза удельную активность в первом и пятом объектах). Следует отметить, что допустимый уровень содержания стронция-90 в кормах для получения молока цельного составляет 260 Бк/кг. Онтогенетическая структура видов-доминантов луговых экосистем пойменного луга р. Сож Чечерского района представлена в таблице 4. Из таблицы видно, что в ассоциации Deschampsietum cespitosae ценопопуляции Deschampsia cespitosa входят четыре онтогенетические группы: виргинильные (v), молодые генеративные (g1), средневозрастные (g2) и старые генеративные (g3). Доминирующую роль в онтогенетической структуре занимали g2 растения - 45,1%, молодые генеративные - 28,5%. Близкие значения отмечались у виргинильных - 14,3% и старых генеративных растений - 12,1%. В ассоциации Poetum angustifoliaе ценопопуляции Poа angustifolia в онтогенетическом составе также находилось четыре онтогенетические группы, где доминировали g2 растения - 40,2%. 2,5% составляли молодые генеративные растения, несколько ниже процент участия у виргинильных растений - 17,5%. Практически одинаковые значения зафиксированы у имматурных - 8,6% и старых генеративных - 8,7%. В ассоциации Agrostiо vinealis-Calamagrostietum epigeios ценопопуляции Agrostis vinealis отмечено шесть онтогенетических групп с преобладанием g2 растений - 37,1%, g1 растений - 23,1%. Доля виргинильных растений составила 16,6%. Практически не отмечалось разницы в участии имматурных и старых генеративных растений, что составило, соответственно, 11,5 и 11,6%. У ценопопуляции Calamagrostis epigeii в возрастном составе также находилось шесть онтогенетических групп, где наибольшее участие принимали g2 растения - 33,6%. Также значительна роль и молодых генеративных растений - 26,9%. Участие виргинильных растений было на 7% ниже, чем молодых генеративных. Наименьшее значение отмечено у имматурных растений. В ассоциации Caricetum gracilis у ценопопуляции Carex acuta в онтогенетической структуре отмечены три онтогенетические группы генеративного периода, где наибольшее участие принимают средневозрастные генеративные растения - 51,1%. Участие молодых генеративных растений составило 35,4%, а наименьшее участие было у g3 растений - 13,5%. При рассматрении ассоциации Poo-Festucetum pratensis видно, что ценопопуляция Poа pratensis включает четыре онтогенетические группы с наибольшим участием g2 растений - 45,2%. Вклад виргинильных растений составлял 27,3%, незначительные различия отмечались у молодых - 12,2% и старых генеративных растений - 15,3%. У ценопопуляции Festucа pratensis отмечено также четыре онтогенетические группы с преобладанием g2 растений - 46,3%. Разница в участии остальных онтогенетических групп была невелика: v - 17,9%, g1 - 19,8%, g3 - 16,0%. Таблица 5 Онтогенетическая структура видов-доминантов ассоциаций луговых экосистем пойменного луга р. Сож Чечерского района Название ассоциации Видыдоминанты Онтогенетическая структура Всего, особь/ 1 м2 Имматур-ные (im) Вирги-нильные (v) Молодые генератив-ные (g1) Средне-возрастные (g2) Старые генеративные (g3) Deschampsietum cespitosae Deschampsia cespitosa - 5,4±0,27 10,8±0,64 17,1±1,11 4,6±0,23 37,9 Poetum angustifoliaе Poa angustifolia 5,2±0,26 10,6±0,63 15,2±0,91 24,4±1,22 5,3±0,32 60,7 Agrostiо vinealis - Calamagrostietum epigeios Agrostis vinealis Calamagrostis epigeii 6,4±0,37 3,2±0,18 9,2±0,55 10,3±0,66 12,8±0,69 14,6±1,14 20,6±1,23 18,2±1,20 6,5±0,39 7,4±0,37 55,5 54,2 Caricetum gracilis Carex acuta - - 8,4±0,51 12,1±0,60 3,2±0,16 23,7 Poo-Festucetum pratensis Poa pratensis Festuca pratensis - 16,6±0,99 9,2±0,46 7,4±0,44 10,2±0,61 27,6±1,65 23,85±1,69 9,3±0,55 8,2±0,49 60,9 51,4 Таким образом, в онтогенетической структуре изучаемых ценопопуляций видов-доминантов преобладали средневозрастные генеративные растения. Наличие имматурных, виргинильных и молодых генеративных растений, а также небольшое участие старых генеративных растений позволяет популяциям занимать устойчивое положение в ассоциациях и поддерживать стабильную урожайность травостоя. Сравнивая плотность особей видов-доминантов в ассоциациях луговых экосистем (табл. 5), мы видим, что наибольшая плотность особей на 1 м2 отмечалась в популяциях Poа angustifolia и Poа pratensis, и их плотность была практически одинаковой. Также близкие значения плотности особей имели ценопопуляции Agrostis vinealis и Festucа pratensis. Наименьшей плотностью отличались ценопопуляции Carex acuta и Deschampsia cespitosa. Выводы 1. Почвы луговых экосистем трех объектов близки к нейтральным, а двух объектов - слабокислые. Почвы слабо обеспечены подвижным калием, а по содержанию подвижного фосфора - среднеобеспечены. Почвы характеризовались низким содержанием органического вещества. 2. По урожайности надземной фитомассы выделяются луговые экосистемы как с высокой урожайностью - Caricetum gracilis (35,8 ц/га сухой массы), так и с низкой - Poetum angustifoliaе (18,7 ц/га сухой массы). 3. Удельная активность цезия-137 в надземной фитомассе не достигает величины 1 300 Бк/кг, а удельная активность стронция-90 не достигает величины 260 Бк/кг. 4. В онтогенетической структуре изучаемых ценопопуляций видов-доминантов преобладали средневозрастные генеративные растения (42,0%). 5. Наибольшая плотность особей на 1 м2 отмечена в популяциях Poа angustifolia (60,7 особи/м2) и Poa pratensis (60,9 особи на 1 м2), и она была практически одинаковой. Наименьшей плотностью отличались ценопопуляции Carex acuta (23,7 особи на 1 м2) и Deschampsia cespitosa (37,9 особи на 1 м2).

About the authors

N. М. Dayneko

Francisk Skorina Gomel State University

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Botany and Plant Physiology

S. F. Timofeev

Francisk Skorina Gomel State University

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor at the Department of Botany and Plant Physiology

S. V. Zhadko

Francisk Skorina Gomel State University

Assistant at the Department of Botany and Plant Physiology

References

Supplementary files