Структура залежных фитоценозов Центрально-Тувинской котловины и динамика их надземной продуктивности

Выводы

1. При комплексном исследовании загрязненности As территории вблизи комбината «Тувакобальт» установили, что изучаемый район по ряду показателей можно классифицировать как сильнозагрязненный, поэтому необходимо решать вопрос о перезахоронении или утилизации отходов переработки кобальтово-никелевой руды

2. Эпицентром загрязнения объектов окружающей среды тяжелыми металлами являются хранилища отходов, в шламах которых содержание приоритетного загрязнителя As достигает 6,2 %.

3. Изучение загрязнения As почвенного покрова показало, что основной очаг загрязнения охватывает территорию площадью 2 кв.км., в почвах которой содержание As составляет от 23 до 40 ПДК. В почвах терртиторий, удаленных от комбината на 5-30 км, содержание его уменьшается от 12 до 2,7 ПДК.

4. Изучение загрязненности мышьяком растительного покрова показало, что он поглощается растениями, произрастающими в очаге загрязнения. Степень загрязненности их изменяется от 2 до 820 раз в зависимости от расстояния между точкой отбора и хранилищем отходов.

5. Изучение накопления As в органах животных показало, что его содержание превышает ПДК 4,5-7,3 раза ПДК для пищевых продуктов, что свидетельствует об опасности потребления в пищу мяса таких животных. Содержание мышьяка в волосах жителей с Сайлыг не превышает средние литературные данные.

СТРУКТУРА ЗАЛЕЖНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ЦЕНТРАЛЬНО-ТУВИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ И ДИНАМИКА ИХ НАДЗЕМНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

А.В. Ооржак, Н.Г. Дубровский

Тывинский государственный университет, Кызыл

В работе приведены сведения по динамике продуктивности и структуре залежных ценозов различных стадий восстановления растительности залежей в Центрально-Тувинской котловине в течение вегетационных сезонов 2005-2006 гг.

Information are brought In work on speaker of productivity and structure the deposit vegetables different stage reconstruction to stages of reestablishment in Tuva hollow during vegetation 2005-2006 gg.

Ключевые слова: демутация, залежная растительность, сукцессии, временные стадии восстановления.

Key words: demutasion, deposit vegetables, succession, stages of re-establishment vegetables.

Восстановление растительности на залежах протекает по типу вторичных сукцессий, относящихся к сингенетическим сменам растительности [1, 2].

Изучение особенностей смены фитоценозов проводились на многолетних залежах (5-10 лет) в Центрально-Тувинской котловине Тувы с 2004-2007 гг. Здесь были трансформированы под пашни 26% от общих площадей сельскохозяйственных земель. Равнинные межсопочные пространства и древние террасы с каштановыми почвами в настоящее время в большей степени заняты пашнями и залежами.

Классиками степеведения (К.М. Залесский, 1918; Е.М. Лавренко, 1940; А.М. Семенова-Тян-Шанская, 1966) даны обобщающие схемы зацелинения степных залежей, они в целом состоят из 4 стадий:

1. Бурьянистая стадия (стадия полевых сорняков);

2. Корневищная стадия;

3. Стадия рыхлокустовых злаков;

4. Стадия плотнокустовых злаков (вторичная целина).

Сукцессия на залежных землях на месте сухих степей в условиях горнокотловинного рельефа Тувы имеет свою специфику и достаточно часто не укладывается в общепринятую схему, установленную в европейской части

страны. Четыре классические стадии, отмеченные нами выше, не всегда четко проявляются. Касаясь региональных особенностей демутационных процессов, следует отметить факт развития особой мелкобурьянистой стадии, предшествующей развитию крупного бурьяна, в условиях Абаканских и Тувинских степей [6, 7, 8].

Работа проводилась в окрестности озера Чедер Кызылского кожууна на пробных площадках 1м (рис.1). Для исследования были выбраны залежные сообщества по стадиям их восстановления:

1. Полынно-коноплевая залежь (бурьянистая стадия);

2. Вьюнково-пырейная залежь (корневищная стадия);

3. Гетеропаппусово-змеевковая залежь (стадия рыхлокустовых

злаков).

Рис. 1 Район исследования и ключевые участки

• полынно-коноплевая залежь выанково-пырейная залежь

• гетеропаппусово-змеевковая залежь

При изучении первичной продуктивности уделялось внимание надземной части залежного сообщества. Продуктивность надземной фитомассы исследуемых растительных сообществ определяли методом укосов: срезали растения в уровень с почвой на пробных участках 1 м2 в пяти

1 м

повторностях [9]. Укосы проводились в период фенофазы цветения и плодоношения основных доминантов и содоминантов.

Учет продуктивности проводили 6 раз в течение всего периода вегетации растений. На величину продуктивности залежных сообществ и ее годичную динамику, кроме погодных условий, оказывают флористический состав и экологические условия произрастания растений.

I участок: Полынно-коноплевая залежь (4-5 год восстановления) характеризуется незначительным видовым разнообразием при полном доминировании основных ценозообразователей. Видны участки обнаженной поверхности, отдельные виды представлены единичными особями, значительно удаленными друг от друга, ярусность слабо выражена. Общее проективное покрытие 30-40%. Видовое разнообразие на 1 м составляет 11 видов (рис.2).

1 м

см

100

80 60 40 20

4 л

1 2 3

4 5

7 8 9 10 11

Рис. 2. Горизонтальная и вертикальная проекция полынно-коноплевой залежи

Почва каштановая, маломощная, легкосуглинистая. По жизненным

формам преобладают травянистые стержнекорневые растения.

Доминирующими видами являются: Artemisia scoparia, Artemisia sieversiana,

Cannabis ruderalis. Содоминантные виды: Hyoscyamus niger, Neopallasia

pectinata.

Видовой состав:*

6

1. Artemisia scoparia 1

2. Cannabis ruderalis 1

3. Artemisia glauca 1

4. Artemisia sieversiana +

5. Neopallasia pectinata +

6. Cleistogenes squarrosa r

7. Convolvulus arvensis +

8. Lappula microcarpa r

9. Hyoscyamus niger +

10. Androsace maxima +

11. Atriplex fera r

Примечание: обилие видов в геоботанических описаниях сообществ даны в баллах по шкале Браун-Бланке: г- чрезвычайно редко с крайне незначительной площадью покрытия; + - редко с крайне незначительной площадью покрытия; 1 - обильно, но с незначительной площадью покрытия, или довольно редко, но с большой площадью покрытия; 2 - очень многочисленно, или с площадью покрытия равной по меньшей мере 1/20 пробной площадки, число индивидуумов может быть любым; 3 - площадь покрытия равна от1/4 до 1/2 пробной площадки, число индивидуумов любое; 4 - площадь покрытия равна от 1/2 до3/4 пробной площадки, число индивидуумов любое; 5 - площадь покрытия больше 3/4 пробной площадки, число индивидуумов любое.

Общие запасы живой фитомассы в полынно-коноплевом сообществе в среднем за 2005 год составили 11,07 ц/га, а 2006 год - 11,9 ц/га (табл.1). Повышение надземной биомассы у полынно-коноплевого сообщества наблюдается с июня по июль месяцы. Потом идет постепенное снижение урожайности.

Таблица 1.

Биологическая продуктивность надземной фитомассы залежных фитоценозов Центрально-Тувинской котловины, ц/га воздушно сухой массы

месяц Типы залежей

« о u Полынно-коноплевая

май 5,37 5,83 6,4

июнь 10,72 8,68 8,6

июль 16,64 14,42 15,3

август 14,52 11 16,68

о (N сентябрь 10,45 8,5 13,2

октябрь 8,73 6,11 8,97

Всего 66,43 54,54 69,15

сред 11,07 9,09 11,5

май 5,32 4,55 8,50

июнь 12,25 10,04 10,63

О (N июль 16,34 15,71 15,96

август 15,15 13,42 15

сентябрь 12,14 12 13,6

октябрь 9,95 10,36 8,61

Всего 71,15 66,08 72,3

сред 11,9 11,01 12,05

За 2 года 137,58 120,62 141,45

1м

II участок: Вьюнково-пырейная залежь (5-6 год) характеризуется также незначительным видовым разнообразием, где основными доминантами являются: Elytrigia repens, Convolvulus arvensis, а содоминантный вид-Heteropappus altaicus. Количество видов на 1 м составляет 8 видов (рис.3).

1 м

см

100 80 60

40 20

6 7 3 8 4 2 1 5

Рис. 3. Горизонтальная и вертикальная проекция вьюнково-пырейной залежи (5-6 лет)*

Не видны участки обнаженной поверхности, ярусность слабо выражена. Общее проективное покрытие 40-50%. Почва каштановая, маломощная, легкосуглинистая.

Видовой состав:*

1. Elytrigia repens 3

2. Convolvulus arvensis 2

3. Lappula microcarpa +

4. Cleistogenes squarrosa +

5. Artemisia glauca r

6. Artemisia scoparia r

7. Convolvulus ammanii r

8. Heteropappus altaicus r

Запасы живой фитомассы пырейно-гетеропаппусово-вьюнкового сообщества за 2005 год составили 9,09 ц/га, а за 2006 равно 11,01 ц/га

(табл.1). Повышение продуктивности этого участка наблюдается с июля по август месяцы. Затем идет постепенное снижение урожайности. Залежи этой стадии используются для сенокошения, где в большей степени встречаются растения из семейства бобовых. Однако качество сена среднее, из-за присутствия сорных и ядовитых растений [10].

III участок: Гетеропаппусово-змеевковая залежь (8-10 год) характеризуется 10 видами на 1м (рис.4). Ярустность слабо выражена. Общее проективное покрытие 40-50%

1 м см

Рис. 4. Горизонтальная и вертикальная проекция гетеропаппусово-змеевковой залежи

Почва каштановая, маломощная, легкосуглинистая. Доминирующими видами являются: Не1егораррш аНшсш, Cleistogenes squarrosa. Увеличивается количество дерновин Cleistogenes squarrosa, появляются дерновины Carex duriuscula, Stipa capillata. Эти особи знаменуют наступление новой стадии восстановления - плотнодерновинной.

Видовой состав:*

1. Heteropappus altaicus + 6. Medicago falcata r

2. Cleistogenes squarrosa + 7. Androsace maxima +

3. Convolvulus arvensis + 8. Artemisia scoparia r

4. Elytrigia repens r 9. Carex duriuscula r

5. Potentilla bifurca + 10. Stipa capillata r

Общие запасы живой фитомассы в гетеропаппусово-змеевковом сообществе в среднем за 2005 год составили 11,5 ц/га, а 2006 - 12,05 ц/га. Для этой залежи характерное увеличение продуктивности с июля по сентябрь месяцы. Эти залежи местное население в основном используют для сенокошения. Качество сена хорошее.

Продуктивность в целом, на каштановых легкосуглинистых почвах, мало меняется от 4,0-7,0 ц/га, однако качественный состав травостоя существенно изменился. Наибольшая продуктивность надземной фитомассы характерна для гетеропаппусово-змеевкового сообщества в 2005-2006 годы. Наименьшая продуктивность наблюдается в пырейно-гетеропаппусовом сообществе.

Каждый тип экосистем характеризуется определенными запасами и структурой растительного вещества [11]. Надземное растительное вещество состоит из зеленой фитомассы растений и мортмассы - ветошь и подстилка. К ветоши относятся стоящие на корню сухие отмершие стебли и листья растений, а к подстилке - лежащий на земле измельченный и затронутый разложением слой мертвых остатков [12].

Одной из основных причин потерь гумуса при освоении целинных почв и возделывании на них сельскохозяйственных культур является уменьшение количества растительных остатков, поступающих в почву при смене естественного биоценоза агроценозом [13, 14, 15].

В результате смены различных травянистых фитоценозов при зарастании залежей происходит накопление органического вещества, оптимизируются естественные почвообразовательные процессы, в частности гумусообразование. Для последнего большое значение имеют размеры поступления в почву растительных остатков.

Потенциальными источниками гумуса можно считать все компоненты биоценоза, поступающие на поверхность почвы и в ее толщу [16]. Накопление гумуса, распределение его по профилю почвы зависят от запасов

фитомассы, глубины проникновения корней по почвенную толщу, а также от особенностей микробиологического режима почв.

Известно, что фитоценотическая роль отдельных видов и групп в составе сообщества в значительной степени определяет продуктивность и особенности сезонной динамики нарастания зеленой массы. Другими факторами, влияющими на рост и продуктивность трав, являются температура воздуха и почвы (весной), количество осадков, выпадающих за вегетационный период [17].

По общему запасу фитомассы все изученные залежи согласно десятибалльной шкале Н.И.Базилевич и Л.Е.Родина (1964), можно охарактеризовать как очень малопродуктивные (2 балла - общее количество биомассы от 25-50 ц/га) и малопродуктивные (3 балла - 51-125 и 4 балла 126250 ц/га соответственно).

Таким образом, изученные фитоценозы относятся к группам мало продуктивных. Продуктивность залежей непостоянна в течение сезона. Обычно минимальная продуктивность отмечается в весенний и раннелетний периоды. Уровень биологической продуктивности залежных сообществ зависит от их возраста, видового состава растений, слагающих конкретные сообщества, и почвенно-экологических условий их местообитания.

Литература

1. Зайченко О.А., Хакимзянова Ф.И. Восстановление залежной растительности в степях Южно-Минусинской котловины // Географические и природные ресурсы. - 1999. -№ 40. - С.57-62.

2. Титлянова А.А., Афанасьева Н.А., Наумова Н.Б. Сукцессии и биологический круговорот. - Новосибирск, 1993. - 157 с.

3. Залесский К.М. Залежная и пастбищная растительность Донской области. Рост. - Д.: Изд. Сенного отд. дон. Обл. прод. упр, 1918.

4. Лавренко Е.М. Степи СССР // Растительность СССР- М.-Л., 1940. Т. 2. - 265 с.

5. Семенова-Тян-Шанская А.М. Динамика степной растительности. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1966. - 173 с.

6. Голубинцева В.П. Сорная растительность орошаемых и неорошаемых полей и залежей южносибирских степей. - М.-Л.: Сельхозгиз, 1930. - С. 37-45.

7. Дымина Г.Д. Сорная растительность Центрально-Тувинской котловины - Изв. СО АН СССР, 1983, - № 5. Сер. биол. наук. Вып. 1. - С. 41-48.

8. Куминова А.В. Сорная, залежная и мусорная растительность// Растительный покров и естественные кормовые угодья Тувинской АССР - Новосибирск: Наука, 1985. - С. 188-190.

9. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. - М.: Наука, 1968. - 250с.

10. Ооржак А.В. Современное состояние залежных сообществ и их использование в Улуг-Хемском кожууне Республики Тыва //Экология в современном мире: взгляд научной молодежи. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых. -Улан-Удэ, 2007. - С.292-294.

11. Титлянова А.А., Тихомирова Н.А., Шатохина Н.Г. Продукционный процесс в агроценозах. - Новосибирск: Наука, 1982. -185 с..

12. Семенова-Тян-Шанская А.М. Взаимоотношение между живой зеленой массой и мертвыми растительными остатками в лугово-степных сообществах // Биология. -1960. - № 2. - С. 97-105.

13. Гамзиков Г.П., Кулагина М.Н. Изменение содержания гумуса в почвах в результате сельскохозяйственного использования: Обзорная информация / ВНИИТЭИагропром. - М., 1992. - 48 с.

14. Фокин А.Д. О роли органического вещества в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем //Почвоведение. - 1994. - № 9. - С.40-45.

15. Титлянова А.А., Булавко Т.И., Кудряшкова Т.А. и др. Запасы и потери органического углерода в почвах Сибири // Почвоведение. - 1998. - №1. - С.51-59.

16. Гришкан И.Б. Разложение растительного опада в основных сообществах бассейна Верховий Колымы // Экология. - 1995. - №4. - С. 9-12.

17. Меркушева М.Г., Убугунов Л.Л., Корсунов В.М. Биопродуктивность почв сенокосов и пастбищ сухостепной зоны Забайкалья. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2006. -515 с.

18. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Типы биологического круговорота зольных элементов и азота в основных природных зонах Северного полушария // Генезис, классификация и картография почв СССР. Доклады к Международному конгрессу почвоведов. - М.: Наука, 1964. - С. 134-145.