Экологическая оценка и биоресурсный потенциал растений семейства fabaceae lindl в условиях ландшафтов Новгородской области




старонка2/6
Дата канвертавання25.04.2016
Памер0.81 Mb.
1   2   3   4   5   6

Сравнительный анализ видового состава семейства Fabaceae в агроландшафтах Анализ распространения сем. Fabaceae по административным районам показывает, что максимальное количество - 9 родов - отмечено в Новгородском районе и по восемь родов в Батецком, Боровичском, Валдайском, Пестовском и Старорусском. Территория Боровичского и Новгородского районов расположена в Мстинской впадине, почвы хорошо дренированы и наблюдаются выходы известняков. На формирование растительности сильное влияние оказывает карбонатность аллювия, постепенно затухающая вниз по течению р. Мсты. На участке от Опеченского Посада до г. Боровичи пойма развита слабо, прирусловая полоса и островки в русле высотой 1,0-1,5 м, не подвергаемые выпасу, заняты сообществами c преобладанием Medicago falcata и Astragalus danicus, особенно в районе Бобровские горы. В притеррасной зоне распространены ценозы с Trifolium montana L., в центральной - Anthyllis macrocephala, в прирусловой - Medicago falcata. Нами установлено, что ценопопуляция Medicago falcata стоит несколько особняком от остальных, она встречается почти на всем протяжении реки и считается одной из самых распространенных на Мстинских лугах. Старорусский р-н расположен к югу от озера Ильмень и частично охватывает несколько ландшафтов: Приильменскую низину озера Ильмень и дельту реки Ловать. По южному берегу оз. Ильмень на дерново-карбонатных почвах распространены разнотравно-бобовые луга с проективным покрытием бобового компонента свыше 68%. В Мошенском, Демянском и Чудовском р-нах луга мало продуктивны и представлены в основном небольшими участками среди полей и кустарников, где произрастает в основном Trifolium hybridum L., T. repens L. и Lathyrus pratensis L. Без должного ухода луговая площадь сокращается за счет появления на лугах древесного подроста.

Богатым по видовому разнообразию (26 видов из них 3 редких) является Боровичский район. По видовому составу бобовых растений весьма близки друг к другу Пестовский, Старорусский и Солецкий районы, где отмечена максимальная концентрация редких видов Astragalus danicus, Anthyllis macrocephala, A. arenaria Juz. (рис. 2). По нашему мнению, такое разнообразие видов связано с хорошо сохранившимися естественными ценозами и устойчивостью выше перечисленных видов во флоре, начиная с 1891 года, и подтверждается последними находками, сделанными нами в 2007, 2008 годах. В остальных восьми районах насыщенность варьируется от 17 до 20 видов. Неблагоприятными с экологической точки зрения факторами для видового разнообразия лугов является закочкаренность, заболоченность с участием сфагновых мхов, высокая рекреационная нагрузка, загрязнение окружающей среды, хозяйственная деятельность. Поэтому необходимо проводить систематические наблюдения и экологический мониторинг состояния луговой растительности.

Растения Medicago falcata, Lathyrus palustris L. произрастают в составе


Рис. 2 - Сходство видового состава сем. Fabaceae во флоре Новгородской области

ненарушенных сообществ вдали от населенных пунктов и хозяйственно освоенных территорий, а Trifolium medium L., T. hybridum, T. pratense L., T. repens, Medicago varia, M lupulina, Lotus corniculatus - в слабонарушенных сообществах с массовым участием луговых видов и представляют собой ценный материал для мобилизации. Melilotus albus, M. officinalis, Lathyrus pratensis L., Vicia cracca L. устойчивы в луговых сообществах, а на вторичных местообитаниях образуют мощные зарослевые одновидовые популяции. Это наиболее приспособленные, экологически пластичные виды с широкой нормой реакции.

По площади нарушенных горными разработками земель на первое место выходят Боровичский и Батецкий районы. Открытый способ добычи привел к формированию принципиально нового ландшафта – карьерно-отвального. В формировании растительных фитоценозов в таких условиях основная роль принадлежит Medicago lupulina L., M. varia, Melilotus albus, M. officinalis, Trifolium pratense, T. repens, их долевое участие составляет в травостоях склонов более 60%. Выявлены новые места произрастания Astragalus danicus, A. glycyphyllus, Anthyllis macrocephala, не указанные ранее флористами и не имеющиеся в «Кадастре флоры Новгородской области, 2009».
4. Эколого-ландшафтные особенности формирования подземных и надземных органов разных видов бобовых растений

Распространение бобовых растений связано с экологическими условиями местообитания, основными из которых являются характер почв и особенности увлажнения. Сохранение видового разнообразия бобовых в ценозах находится под непосредственным влиянием других рас­тительных групп.



Особенности строения и распространения корневых систем дикорастущих видов бобовых и их реакция на уровень грунтовых вод Знание подземной части растений необходимо для установления экологической пластичности (приуроченности растений к определенной почве, к характеру увлажнения), роли в создании почвенной структуры, образовании и накоплении органического вещества почвы, зимостойкости, ритмов развития растений, а также взаимоотношений растений в фитоценозе и смены растительности. При возделывании изучаемых видов в культуре с характером корневых систем связаны сроки посева, внесение удобрений, глубина и частота обработки почвы и подбор видов для создания травосмесей в различных почвенно-климатических условиях.

В естественных ценозах лучше развита корневая система у Trifolium hybridum. Корнеобеспеченность его выше, чем у Medicago varia в расчете на 1 растение на 0,97г, а на один побег – на 0,12 г, чем у Lotus corniculatus – на 2,78 г и 1,12 г. соответственно. У мелко укореняющихся бобовых главная масса корневой системы развивается до глубины 40 - 50 см; отдельные корни идут до 1 м – (Trifolium hybridum, T. repens, T. spadiceum L., T. medium, T. incarnatum L., Lathyrus pratensis, Vicia cracca) (рис.3). Trifolium hybridum, T. repens лучше других переносят близость и соприкосновение с грунтовыми водами. Длинные разветвления корневой системы присущи Trifolium montanum L., Anthyllis macrocephala, Medicago varia, M. falcata, Lathyrus silvestris L., Lotus corniculatus, Melilotus albus, M. officinalis. Корневая система выше перечисленных видов связана с мощностью гумусового горизонта почвы, его физическими и химическими свойствами, биологическими особенностями самих растений. При наличии мощного гумусового горизонта у экотипов пойменного луга среднего уровня увлажнения убывание массы корней с углублением в почву происходит постепенно, по сравнению с экотипами залежи. Накопление корневой массы многолетними бобовыми культурами в условиях питомника существенно отличается от развития данного свойства в природе. Проведенные нами исследования 2000-2006 гг. показали, что наиболее развитая корневая система была отмечена при рядовом способе посева у Melilotus officinalis и составила 9,54 т/га (табл. 1). При широкорядном способе посева у растений Medicago falcata корневая система хорошо развивалась в пахотном горизонте. При оптимуме влажности почвы (60% ПВ)


Рис. 3- Сравнительный анализ накопления корневой массы многолетними бобовыми растениями в естественных условиях произрастания

основная масса корней Medicago falcata залегает, как правило, на глубине 0-20 см и развивается максимально. Среди изучаемых бобовых растений по развитию корневой системы выделился Lotus corniculatus (лугово-мезофитный экотип) из Мстинского луга, который менее всего реагировал на погодные условия, и даже в засушливый 2002 год корневая система его интенсивно развивалась в пахотном горизонте и равномерно формировалась до метрового слоя, чего мы не наблюдали у остальных изучаемых видов.

Полученные данные по изучению роста и развития корней в различных условиях произрастания можно рекомендовать при составлении модели использования выше перечисленных видов, а также при рассмотрении вопроса о количестве поступающего в почву органического вещества в виде пожнивных и корневых остатков.

Нами установлено, что у мелко укореняющихся видов бобовых растений Trifolium repens, Medicago lupulina (экотип залежи), Lotus corniculatus (лугово-мезофитный экотип) и Astragalus danicus концентрация основной массы корней находится в слое почвы 0-20 см, в результате чего образуется мощная, прочная и сплошная дернина, что повышает устойчивость к вытаптыванию, поэтому данные виды рекомендуем для газонного и пастбищного использования. Высокая прочность дернины у Vicia cracca, Trifolium

Таблица 1- Распределение корневой массы у многолетних бобовых по глубине почвенных горизонтов, (сред.2000-2006 гг.)



Виды

Масса корней, т/га

0-20 см

20-40 см

40-60 см

60-80 см

80-100 см

0-100 см

Рядовой посев, 15см

Anthyllis macrocephala

4,6

1,4

0,4

0,1

0,03

6,53

Lotus corniculatus

4,9

1,2

0,5

0,1

0,02

6,72

Medicago varia

3,6

1,5

0,6

0,05

0,01

5,76

Melilotus albus

5,1

2,2

0,7

0,2

0,01

8,21

Melilotus officinalis

5,2

3,2

0,8

0,3

0,04

9,54

Medicago falcata

4,2

1,3

1,0

0,03

-

6,53

НСР05

0,05 Sx = 0,16; Sd = 0,23

Широкорядный посев, 45 см

Anthyllis macrocephala

3,3

1,2

1,1

0,2

0,03

5,83

Lotus corniculatus

2,9

1,5

0,3

0,1

0,01

4,81

Medicago varia

2,6

1,4

0,4

0,3

0,03

4,73

Melilotus albus

3,1

1,6

0,3

0,2

0,01

5,30

Melilotus officinalis

3,3

1,8

0,5

0,2

0,04

5,84

Medicago falcata

2,5

1,3

0,2

0,2

-

4,20

НСР05

0, 02 Sx =6,61; Sd =0,87


montanum, T. medium, Anthyllis macrocephala (лугово-мезофитного экотипа) имеет большое противоэрозионное значение при залужении склонов и любых рыхлых поверхностей почвы, требующих закрепления механических частиц и сохранения структуры.

Лугово-мезофитные экотипы прирусловой части Мстинских пойм характеризуются равномерным распределением корневой системы по вертикали и горизонтали в почвенном профиле при возделывании их в культуре, что характеризует их устойчивость к прикорневому полеганию и пригодность к механизированной уборке.

Лучше других переносят близость и соприкосновение с грунтовыми водами Trifolium hybridum, T. repens, Lathyrus pratensis, L. palustris, Vicia cracca. Trifolium hybridum (пойменный экотип среднего уровня увлажнения) из Волховской поймы, расположенной в Чудовском районе, которые мы рекомендуем для залужения участков с близким уровнем стояния грунтовых вод.

На пойменных лугах с устойчивой и повышенной влажностью, большим содержанием перегноя в почвах доминантами являются Lathyrus palustris, Vicia cracca. На участках с хорошо выраженным активным аллювиальным процессом при высокой (до 65-70%) влажности почвы широко распространены Lathyrus pratensis, Trifolium hybridum, Vicia cracca. Участки среднего увлажнения заселяют мезофиты - Trifolium repens, T. pratense, Medicago varia, M. lupulina, Lotus corniculatus. Ксерофитными признаками (слабая облиственность, толстые опушенные стебли, глубоко проникающие корни) обладают следующие виды: Anthyllis macrocephala, Astragalus arenarius, A. danicus, Trifolium repens, T. montanum, T. incarnatum, Lathyrus sylvestris, L. vernus, Medicago falcata.



По устойчивости к затоплению выделены: длительно устойчивые (свыше 40 дней) – Lathyrus palustris (пойменный экотип); средне устойчивые (от 15 до 30 дней) – Trifolium hybridum, Lotus corniculatus (пойменный экотип среднего уровня увлажнения); малоустойчивые (не более 10-15 дней) - Trifolium repens (залежный экотип), Medicago varia, M. lupulina, Lotus corniculatus ( лугово-мезофитный экотип).

Изменчивость надземных органов, характер их распределения и особенности развития Увеличение числа озимых побегов оказывает существенное влияние на жизнеспособность, долголетие и экологическую приспособленность к определенным местам произрастания дикорастущих видов бобовых. Полученные нами результаты подтверждают данные, полученные ранее T.M. Choo, (1983), T.M.Choo et al., (1984). В своих исследованиях мы подробно изучали изменчивость по форме, плотности, размеру розетки и форме куста. Изучаемые экотипы имели следующую форму куста: полупрямостоячую - 37,1%, лежачую - 22,8%, прямостоячую - 17,1%, приподнимающуюся -11,4%, полулежащую - 10% и стелющуюся - 5,7 %. Нами отмечено, что у растений с цепляющимися (лазящими) стеблевыми побегами, а также растений Melilotus albus, Trifolium arvense L., T. aureum L., T. medium, T. spadiceum (экотипа залежи), Trifolium montanum, Melilotus officinalis, Anthyllis macrocephala (лугово-мезофитного экотипа), Astragalus arenarius (экотипа сосняка лишайникового) и у Trifolium incarnatum, Vicia tetrasperma Schreber условия произрастания не оказывали влияния на развитие вегетативных органов. Растения этих видов сохраняли свои морфологические признаки. Анализируя морфологические признаки, мы не установили взаимосвязи количества ветвей на одно растение с формой куста.

Trifolium hybridum (пойменный экотип среднего уровня увлажнения) в травостое держится 4-5 лет, характеризуется высоким побегообразованием по сравнению с другими клеверами. Установлено, что весеннее возобновление вегетации, отрастание после укосов и каждое последующее поколение побегов отрастало стадийно от более старых участков побега, тогда как у Trifolium pratense - только от корневой шейки. По нашему мнению, биологическое старение Trifolium hybridum обусловлено увеличением количества генеративных побегов. Поэтому, при длительном использовании травостоя Trifolium hybridum скашивание рекомендуется проводить не позднее начала цветения второй головки. Выделенные экотипы Trifolium hybridum цветут и созревают в среднем на 2 недели раньше Trifolium pratense.

Высота побегов является одним из показателей, характеризующих рост растений и влияющих на урожайность. В зависимости от экологических факторов высота побегов изменяется в весьма широких пределах. По результатам проведенных исследований установлено, что размах варьирования длины побегов (8,5 - 130,1 см) указывает на возможность проведения отбора по признаку высоты стеблей и формирования пастбищного или сенокосного типа травостоя. Максимальная высота растений - 80 - 100 см и больше формируется во влажные годы у Trifolium hybridum (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения). В сухие годы практически все изучаемые клевера, за исключением Trifolium montanum, характеризовались низкорослостью. Trifolium hybridum (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения) целесообразно использовать при создании сенокосных травосмесей и высевать в чистом виде, так как он обладает рядом ценных хозяйственных признаков: тонкостебельностью, повышенной кустистостью, зимостойкостью, способностью произрастать на более тяжелых по гранулометрическому составу почвах.

Для создания моделей сенокосного назначения мы рекомендуем популяции Trifolium pratense, T. hybridum, Medicago falcata (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения), и Medicago varia (лугово-мезофитного экотипа) с раскидистой формой куста. Выше перечисленные виды отличаются по количеству побегов на одно растение (9,5-28,8 шт.), облиственностью (46,8 - 62,3%) и продолжительностью периода до укосной спелости (от 48 до 56 дней) (табл. 2).

Растения со стелющимися побегами мы рекомендуем для пастбищного использования (табл.3). Раннеспелый Trifolium pratense (экотип береговых склонов); Lotus corniculatus (лугово-мезофитный и пойменный среднего уровня увлажнения) и Trifolium incarnatum, хорошо отрастающие после скашивания – (на 25-34 день), формируют от 5,6 до 14,5 шт. тонкостебельных и невысоких побегов, хорошо облиственных (от 42,0 до 56,1%), и большое количество Таблица 2 - Морфологические признаки и побегообразование у дикорастущих видов бобовых сенокосного использования (2006-2011гг.)




Экотип

Высота рас- тений в фазу бутонизации, см

Количество побегов, шт.

Облист-

вен-


ность, %

Продол. перио -да до укосной спелости, дн.

Tri­folium hybridum - пойм. ср. ур. увл.

80,4± 0,33

20,0± 0,25

62,3

48

Tri­folium pratense - пойм. ср. ур. увл.

75,1± 1,02

15,9± 0,49

51,4

56

Medicago falcata - суходольного луга

73,0± 1,84

28,8± 2,99

50,5

48

Medicago falcata –пойм. ср. ур. увлаж.

120,4± 1,60

16,7± 0,79

54,4

58

Medicago varia - лугово-мезофитный

83,3± 0,22

15,2± 0,39

46,8

56

Lathyrus pratensis – залежи

34,9±0,11


9,5±1,51

57,0

48

Таблица 3- Морфологические признаки у дикорастущих видов бобовых пастбищного использования (2006-2011гг.)



Экотип


Высота рас- тений в фазу ветвления, см

Количество побегов, шт.

Облиствен

ность, %


Количество прикорне- вых листь- ев, шт.

Период отраста -

ние–ветв- ление, дн.



Lotus corniculatus -лугово-мезофитный

35,4±0,23

8,2±0,11

42,0

64±0,02

26

Lotus corniculatus – пойм. ср. ур. увл.

43,7±0,28

14,5±0,09

45,2

57±1,31

34

Tri­folium hybridum – лугово-мезофитный

64,8±0,55

5,6±0,22

56,1

44±1,07

32

Tri­folium incarnatum

60,7±1,89

13,1±0,41

55,9

60±0,04

27

Tri­folium pratense -

береговых склонов



29,2±0,19

7,6±0,44

46,3

40±1,01

25

Tri­folium repens - залежи

23,0±0,25

5.6±0,34

43,8

38±0,03

28

прикорневых листьев (от 38 до 64 шт.) на одно растение, поэтому их можно рекомендовать для составления пастбищных травосмесей.

В результате проведенных исследований установлено, что у клеверов число побегов и соцветий выше в естественных условиях, чем в питомнике. У Lotus corniculatus (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения) отмечено небольшое число генеративных побегов (5-15 шт.), а при скашивании он способен образовывать большое число боковых ветвей - до 25 шт. на растение.Плотность популяции зависит от экологических условий произрастания и приспособленности к этим условиям. По темпам распространения дикорастущие бобовые растения мы разделили на следующие группы:

- быстро распространяющиеся с высокой конкурентной способностью в естественных ценозах: Medicago varia, M. lupulina, Melilotus albus (лугово-мезофитный экотип), Trifolium hybridum, T. pratense (пойменный экотип среднего уровня увлажнения). При посеве в чистом виде они характеризуются быстрым, дружным отрастанием весной и после укосов. Полное развитие достигается на второй год жизни, на одном месте могут произрастать от 2 до 5 лет;

- средне распространяющиеся: Anthyllis macrocephala, Lotus corniculatus, Medicago falcata, Trifolium montanum (лугово-мезофитный экотип), Trifolium pratense (экотип береговых склонов) и Trifolium repens, T. spadiceum (экотип залежи). Нами отмечено более медленное отрастание и развитие в течение вегетации, полное развитие достигается на третий год, долголетие - 5-8 лет;

- медленно распространяющиеся: Lathyrus sylvestris, Trifolium medium (опушечный экотип), Lathyrus pratensis (экотип залежи) и Vicia cracca. Они могут произрастать свыше 10 лет на одном месте. В естественных фитоценозах и создаваемых травосмесях наиболее долголетней является группа медленно распространяющихся растений.

Для анализа морфологических признаков сенокосного (R1) и пастбищного (R2 ) типа нами выделена одна достоверная корреляция ( P= 0,01) с линейными комбинациями:

R1= – 0,51HCAU + 0,17HBUT + 0,64HELO – 0,64RCAU – 1,06RBUT – 0,53RELO – 0,19VEG

R2= –0,27HCAU + 0,9HBUT +0,47CL – 0,89RCAU – 1,06RBUT – 0,08VEG

По результатам проведенного анализа установлено, что решающую роль в формировании вегетационного периода изучаемых видов играют периоды от весеннего отрастания до начала бутонизации, которые и определяют период до укосной спелости. Наиболее высокорослыми оказываются позднеспелые виды. Перспективными для хозяйственного использования в условиях Новгородской области являются среднеспелые виды, они интенсивно используют биоклиматический потенциал и формируют два укоса. Таким образом, выявлено, что высота и среднесуточный прирост генетически детерминированы и зависят от экотопа, видовой принадлежности и группы спелости.


1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка