WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ПУЧКОВ Михаил Юрьевич

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В УСЛОВИЯХ

СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ

Специальности: 06.01.09 – растениеводство,

  03.00.16 - экология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Астраханском государственном университете и ГНУ Прикаспийском научно-исследовательском институте аридного земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты:

академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук

Кулик Константин Николаевич

  доктор сельскохозяйственных наук, профессор

  Габуншина Эмма Борисовна

доктор сельскохозяйственных наук

Кравцов Виктор Васильевич

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Защита состоится 10 декабря 2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 в Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета по адресу: 414000,  г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1.

Автореферат разослан «___» _________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент  ___________ Ж.А. Зимина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

Прикаспий является совокупностью аридных комплексов остро реагирующих на антропогенную нагрузку из-за недостаточного увлажнения, засоленности почвенного горизонта, подвержености земель эрозии, дефляции и т.д.

Прикаспий служит географическим эталоном аридного пояса РФ. Он охватывает все климатические зоны включенные ЮНЕП в аридные территории.

В его состав входит степная (около 5.5 млн га), сухостепная (13.7 млн. га), полупустынная (6.4 млн. га), пустынная (5.7 млн. га). В пределах данной зоны лежат земли Астраханской, Волгоградской, Саратовской областей, 6 районов Ростовской области, 7 районов Ставропольского края, республики Калмыкия, Дагестан, Чечня, Ингушетия. На данной территории проживает около 6 млн. человек.

Территория характеризуется недостаточным и меняющимся по периодам увлажнением. Нормализованный индекс аридности (NIA) превышает 0,70. Средняя величина гидротермического коэффициента (ГТК) колеблется от 0,3-0,4 и ниже.

Годовая потеря продуктивности ландшафтов в изучаемом районе составляет 4632,9 тыс. центнеров в зерновом эквиваленте.

В результате нерационального использования земель, чрезмерных антропогенных нагрузок на территории Северного Прикаспия развиваются процессы  опустынивания. Суммарный индекс деградации (ИДс) угодий юга европейской части РФ составляет 54,5-57,2 балла, а в границах изучаемого района он возрастает до 61,4 балла. Суммарный индекс опустынивания для данной территории составляет около 100 баллов. В результате этих процессов происходит обеднение растительного разнообразия. Развиваются процессы дефляции и засоления. Снижается продуктивность естественных фитоценозов

Проблеме восстановления естественных фитоценозов на территории Северного Прикаспия в настоящее время уделено значительное внимание. Однако, на сегодняшний день, в силу развивающихся экологических и экономических ситуаций вопросы восстановления и повышение продуктивности деградированных ландшафтов не теряют своей актуальности.

Цель и задачи исследований. Разработка научных основ создания адаптивных фитоценозов на принципах комплексного подхода к решению проблем улучшения экологической ситуации в условиях Северного Прикаспия.

Цель исследования предопределила необходимость решения следующих задач:

- на основе анализа флористического состава естественных и антропогенных ландшафтов произвести подбор наиболее адаптивных видов и экотипов древесно-кустарниковой и травянистой растительности для формирования устойчивых и долговременных фитоценозов;

- выявить закономерностей действия эдафических факторов на устойчивость фитоценозов;

- выявить потенциал физиологических и биохимических особенностей с целью определения основных адаптационных возможностей;

- изучить особенности влияния древесно-кустарниковых и травянистых растений на повышение почвенного плодородия;

- создать адаптированные фитоценозы с целью улучшения экологической ситуации в регионе;

- провести эколого-экономическую оценку создания адаптированных фитоценозов.

Научная новизна.

Выявлены и введены в состав фитоценозов адаптированные виды и экотипы растений природных и техногенных территорий Северного Прикаспия.

Впервые на основе биометрических, физиологических и биохимических показателей растений определены адаптационные возможности и условия оптимизации устойчивости фитоценозов в условиях Северного Прикаспия.

Выявлены закономерности функционирования естественных экосистем и агроэкосистем.

Теоретически обоснованы и определены типы реакции фитоценозов на антропогенное воздействие.

Разработаны технологические модели многолетних адаптивных фитоценозов и дана их эколого-экономическая оценка.

Практическая значимость работы и реализация полученных результатов. Обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций и предложений диссертационной работы подтверждена многолетним их использованием в регионе. Материалы диссертационного исследования положены в основу проектов создания поликомпонентных фитоценозов на землях Астраханской области: в Лиманском районе – 136 га (Департамент дорожного хозяйства Астраханской обл.); в Володарском районе – 161 га (Департамент дорожного хозяйства Астраханской обл.; Володарский лесхоз Астраханской обл.); в Красноярском районе – 292 га (Департамент дорожного хозяйства Астраханской обл.; Красноярский лесхоз Астраханской обл.); в Камызякском районе – 21 га (Камызякский лесхоз Астранской обл.); в Наримановском районе – 123 га, что отражено в актах о внедрении.

Научная разработка «Технология восстановления деградированных пастбищ аридной зоны Северного Прикаспия» удостоена Золотой медали «Innovations for investments to the future» American-Russian business union (2009 г.) и Дипломом 2-й степени на Каспийском инновационном форуме (Астрахань 2009 г.)

Подтверждение факта создания поликомпонентных фитоценозов получено в виде космоснимков высокого разрешения при помощи компьютерной программы Googl Earth (Googl Планета Земля).

Результаты исследования используются при чтении лекционных курсов по следующим дисциплинам: «Прикладная экология», «Инженерная экология», «Правовые основы использования земельных ресурсов» и ряда других при подготовке студентов по специальностям «Экология», «Биоэкология», «Природовользование», «Эколог-природопользователь» и «Агрономия» Геолого-географического, Биологического и Аграрного факультетов Астраханского государственного университета.

Основные положения выносимые на защиту.

- выявление доминантов флористического состава растительности природных и антропогенных ландшафтов как перспективных видов для создания адаптированных фитоценозов в различных экологических зонах Северного Прикаспия;

- определение экологического оптимума создаваемых фитоценозов по оценке биометрических, физиологических и биохимических показателей растительности;

- определение влияния древесно-кустарниковой и травянистой растительности (однолетней и многолетней) на комплекс агрофизических и агрохимических свойств почвы фитоценозов и прилегающих территорий;

- эколого-экономическая оценка создания адаптированных фитоценозов.

Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на экспериментальном материале полевых и лабораторных исследований, а также анализе литературных источников. Все полевые и лабораторные исследования проводились при непосредственном участии автора с 1999 по 2009 годы. Лабораторные исследования и обработка данных проводились в лабораториях Астраханского государственного университета и Прикаспийского научно-исследовательского института аридного земледелия.

Апробация работы. 

Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических, всероссийских и международных конференциях, в т.ч. на III Всероссийской научной конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (Астрахань, 2000 г.); III Международной научно-практической конференции «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» (Пенза, 2001 г.); III Международной научной заочной конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2004 г.); Всероссийской научной конференции «География и экология регионов России» (Великий Новгород, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Состояние экосистем Прикаспийского региона: проблемы и перспективы» (Атырау, 2005г.); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития АПК» (Волгоград, 2005г.)

Публикации. Автором по теме диссертации опубликовано 85 научных работ, в том числе 3 монографии, 19 статей в ведущих рецензируемых журналах рекомендованных ВАК РФ, 5 методических рекомендации и 45 публикации в виде докладов международных и всероссийских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, списка литературы и предложений. Работа изложена на 352 стр. Включает 36 таблиц, иллюстрирована 184 рисунком, 9 приложений. Список используемой литературы включает 352 наименований, в т.ч. 16 на иностранном языке.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.П. Зволинскому; академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук К.Н. Кулику; доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.В.Коринцу; доктору сельскохозяйственных наук, профессору И.Ш. Шахмедову; доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.Н. Григоренковой; доктору биологических наук, профессору В.Н. Фурсову; доктору сельскохозяйственных наук, профессору Лачко О.А. за поддержку и содействие в выполнении исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Объекты и методика исследования

Выбор объектов, методов и объемов исследования определялся поставленной целью и задачами исследования.

1.1. Обоснование выбора объектов исследования

Объектами исследований явились естественные природные ландшафтные комплексы, которые характерны для наиболее аридных территорий Северного Прикаспия, а также поликомпонентные фитоценозы создаваемые на территории данных комплексов. На территории данных ландшафтных комплексов были заложены полигоны с сетью стационарных ключевых участков. Полигон «Восточный» расположен в границах Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района. Полигон «Западный» – в границах Западно ильменно-бугрового ландшафтного района. Местоположение полигона «Дельтовый» характерно для дельтового внутризонального ландшафтного района.

Территория каждого ключевого участка дополнительно была разделена на несколько экологических микрозон.

1.2. Методы исследований

Во время выполнения экспериментальных работ нами  проводились следующие полевые и лабораторные наблюдения и исследования:

  • Изучение морфологических, водно-физических и химических свойств почвы.

Для каждой экологической зоны определялись почвенно-геохимические профили, на которых закладывались контрольные разрезы. Для каждого почвенного разреза проводилось подробное морфологическое описание генетических горизонтов. Для каждого горизонта определяли влажность (термостатно-весовым методом), плотность (буровым методом), солевой состав (по величине плотного остатка и анализу водной вытяжки). Графическое варьирование почвенных свойств представляли в виде столбчатых диаграмм, рисунков, графиков и изоплет. Данные почвенные профили были выделены в качестве контрольных и наблюдались до конца исследования. После закладки поликомпонентных фитоценозов проводили изучение влияния каждого его компонента на почвенно-грунтовые условия.

  • Геоботаническое изучение растительного покрова стационарных участков.

Для получения достоверных данных о травянистом покрове закладывались пробные площадки. Размеры этих площадок равнялись 1м2. Степень покрытия пробной площадки определяли пользуясь шкалой оценок обилия видов по Друде.

  • Систематическое определение и отбор видов древесно-кустарниковой растительности.

Флористический состав древесно-кустарниковой растительности определялся в парках, скверах и других объектах озеленения города Астрахани, населенных пунктах Астраханской области, а так же ленточных лесах и защитных лесополосах расположенных в изучаемых ландшафтных районах.

  • Создание поликомпонентных фитоценозов и изучение их влияние на природный комплекс.

При закладке поликомпонентного фитоценозов придерживались стандартных методик (Раменский, 1971; Шенников, 1964). Сроками посадки саженцев древесно-кустарниковой растительности и посева семенного материала многолетних травянистых растений были определены осенний (октябрь) и весенний (март, апрель) периоды.

Биометрическую оценку посадочного материала и растений проводили по следующим признакам: высота растений, высота штамба, диаметр кроны, глубина проникновения корневой системы, строение и размеры корней. Особенность развития и строения корневых систем определяли методом раскопок.

Подготовку почвы под посадку саженцев осуществляли следующими способами: двух отвальная вспашка на глубину 30-35 см, с последующим культивированием БДТ и изготовление посадочных ям методом откопки; изготовление посадочных ям по целине методом ручной откопки и изготовление посадочных ям по целине механизированным путем при помощи бура на автомобильной платформе ГАЗ-66.

Посадку саженцев древесно-кустарниковых пород осуществляли в посадочные ямы, ленточным способом. Расстояние в ряду 1,5 м. Посадочный материал древесно-кустарниковых видов приобретен в Камызякском лесхозе Астраханской области; посадочный материал полукустарничков отобран из естественных мест обитания на территории Астраханской области во время экспедиционных работ методом индивидуального отбора. Семенной материал многолетних трав (злаковые культуры) предоставлен оригинатором сортов д.с-х.н., профессором Кравцовым В.В. (Ставропольский НИИСХ).

Посадку полукустарничков осуществляли по бороздам многолетними побегами и семенами.

Оценку полукустарничков и многолетних травянистых растений оценивали по следующим признакам: биометрические показатели семян, всхожесть, способы посева и норма высева семян, динамика выживаемости растений, биометрические показатели надземной и подземной частей растения, урожайность, содержание эфирных масел, биохимический состав вегетативных частей (Методические указания …, 1987).

Из 220 видов древесно-кустарниковой и травянистой растительности на конкурсное испытание были отобраны следующие виды, экотипы и  сорта растений, экологическая характеристика которых приводится в главе 4 диссертационной работы (табл. 1).

Таблица 1. Виды растений, включенные в конкурсное испытание

Жизненная форма

Вид

Вид

Древесные растения

Айлант высочайший

Ailantus altissima (Mill.) Swingle

Вяз мелколистный

Ulmus pumila L.

Ива белая

Salex alba L.

Клен ясенелистный

Acer negundo Maxim.

Робиния лжеакация, псевдоакациевая

Robinia pseudoacacia L.

Тополь черный

Populus nigra L.

Шелковица белая

Morus alba L.

Шелковица черная

Мorus nigra L.

Ясень обыкновенный

Fraxinus excelsior L.

Кустарниковые растения

Лох узколистный

Elaeagnus angustifolia L.

Полукустарничковые растения

Кохия простертая

Coсhia prostrate (L.) Schrad

Полынь белая

Artemisia lerchiana Web.

Полынь черная

Artemisia pauciflora Web.

Многолетние травянистые растения

Житняк гребневидный - сорт Викрав

Agropyron pectiniforme Roem. et Schult.

Пырей удлиненный - сорт Ставропольский 10,

сорт Солончаковый

Elytrigia elongata (Host) Nevski

Волоснец ситниковый

Elymus junceus (Fischer) Nevski

Кострец безостый - сорт Ставропольский 31

Bromopsis inermis (Leysser) Holub.

Житняк сибирский -

Agropyron fragile (Roth) P. Candargy

Пырей ползучий

Elytrigia repens (L.) Desv. Ex Nevski.(L.)

Однолетние травянистые растения

Донник белый

Melilotus albus Medic.

Клевер персидский

Trifolium resupinatum L. сорт Вахшский 3;

Клевер александрийский

Trifolium alexandrinum L. сорт  Вахшский 1;

Вика яровая

Vicia sativa L. сорт Таджикская 60

Пажитник пряморогий

Trigonella orthoceras Kar. et Kir.

  • Физиологические исследования водного режима растений.

Физиологические наблюдения проводили по следующим параметрам: фракционный состав воды в листьях и побегах (Баславская С.С., Трубецкова О.М., 1964); водоудерживающая способность растений (Баславская С.С., Трубецкова О.М., 1964); интенсивность транспирации (Иванов Л.А. и др.; 1950).

  • Математическая обработка данных проводилась при помощи компьютерных программ Statistica и Microsoft Office Excel 2003.
  • Эколого-экономическую оценку создания адаптированных фитоценозов (Энергетическая оценка …, 1994; Экономика сохранения биоразнообразия, 2002).

2. Оценка экологического состояния растительного потенциала антропогенных ландшафтов

Для облегчения создания новых и реставрации старых поликомпонентных фитоценозов созданных на основе древесно-кустарниковой растительности, необходимо комплексное изучение видового состава растений потенциально претендующих на их широкое внедрение в состав фитоценоза. В связи с чем, были изучены древесно-кустарниковые растения, произрастающие в населенных пунктах Астраханской области, а так же растения ленточных лесов и лесополос, расположенных на территории изучаемых ландшафтных районов.

Установлено, что флористический состав древесно-кустарниковой растительности представлен 161 видом из 37 семейств и 79 родов. Анализ семейственных спектров установил преобладание во флоре (57 %) семейств, представленных одним или несколькими видами. Спектр семейств флоры, древесно-кустарниковой растительности, позволил выделить наиболее крупные семейства содержащих 54,7% всей флоры: Rosaceae (40 видов), Salicaceae (13), Pinaceae (13), Oleaceae (10); Fabaceae (6) и Асегасеае (6).

Оценка экологического состояния древесно-кустарниковой растительности произрастающей на антропогенезированных территориях, позволила выделить наиболее адаптированные виды. Из 5686 экземпляров изученных растений выделено 7 доминантных видов, составляющих 23,3 % общего видового состава (табл. 2).

Таблица 2. Доминантные виды древесно-кустарниковой растительности

Вид

Кол-во

%

Ulmus pumila

вяз мелколистный

1790

31,1

Robinia pseudoacacia

робиния псевдоакациевая

1144

19,9

Fraxinus excelsior

ясень обыкновенный

963

16,7

Acer negundo

клён ясенелистный

680

11,8

Populus nigra

тополь черный

419

7,3

Morus alba

шелковица белая

296

5,1

Morus nigra

шелковица черная

Ailantus altissima

айлант высочайший

100

1,7

Анализ флористического состава древесно-кустарниковой растительности антропогенезированных ландшафтов позволил выделить наиболее адаптированные виды для дальнейшего их включения в состав поликомпонентных фитоценозов.

3. Создание поликомпонентных фитоценозов в условиях Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района

Вся работа построена по одному плану, исходя из этого структура глав идентична

Полигон «Восточный» расположен в границах Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района (ВИБР). В пределах данного полигона заложена сеть ключевых стационарных участков на которых были выделены экологические зоны. Экологическая зона 1, или вершинная, расположена на вершине бугра Бэра. На восточном склоне бугра Бэра расположена экологическая зона 2, или склоновая. В шлейфовой зоне бугра Бэра определена экологическая зона 3, или шлейфовая, которая во время весеннего паводка затопляется речными водами. С северной части полигон омывается водами протоки Алгара, а с восточной  протоки Кигач.

Эколого-ресурсный потенциал территории Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района велик. Из наиболее благоприятных условий следует выделить изотермы сумм средних температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10°С - 3550°С. Количество дней с туманами – 50. Из неблагоприятных климатических условий следует отметить незначительное количество осадков - менее 120 мм, пестроту почвенного покров, высокую степень минерализации грунтовых вод и т.д..

Почвенный покров вершинной экологической зоны представлен комплексом светло-бурых полупустынных почв различной степени засоления и гранулометрического состава. Основными морфологическими особенностями светло-бурых почв является преобладание бурой и светло-бурой окраски по всему профилю, малая мощность гумусового горизонта, уплотненность, вскипание с поверхности, присутствие признаков солонцеватости, низкая полевая влажность (рис. 1).

Рис. 1. Морфологическое описание почвенных разрезов стационарного участка 1

Для почв, изучаемого участка, характерно наличие более плотного горизонта, характеризующегося изменением в сложении, появлением слоистости и разной степенью выраженности столбчато-глыбистой структурой. Глубина залегания сцементированного слоя увеличивается с приближением к водоему. Данный горизонт является диагностическим признаком солонцеватой разности бурых почв.

Почвенная структура шлейфовой экологической зоны отличается разнообразием гранулометрического состава. Наиболее тяжелый по гранулометрическому составу является верхний горизонт. В весеннее-летний период данная территория испытывает на себе влияние паводковых вод, что определяет миграционные процессы легкорастворимых солей. После ухода паводковых вод почвы данной территории переувлажнены. В результате снижения уровня грунтовых вод и изменением температурного режима почвы происходит изменение в миграции солей. Легкорастворимые соли, в основном, концентрируются в верхних почвенных горизонтах. В то же время, паводковые воды приносят изменения в гранулометрическую структуру почвенного горизонта, изменяя его плотность в сторону увеличения.

Для каждой экологической зоны установлена зависимость распределения растительности от эдафических факторов с выделением доминантных видов (табл. 3), определена продуктивность естественных фитоценозов и выделены наиболее перспективные экотипы полукустарниковых растений.

Таблица 3. Доминантные виды растительных ассоциаций

Экологическая зона 1

Экологическая зона 2

Экологическая зона 3

Виоленты

полынь Лерха

полынь Лерха,

мятлик луковичный,

житняк сибирский

полыни Лерха, бескильница расставленная

Патиенты

кермек полукустарниковый

Эксплеренты

мортук восточный,

мортук пшеничный

плоскоплодник льнолистный

Действие лимитирующих факторов на формирование фитоценозов

Одной из задач исследования явилось определение порога действия лимитирующих факторов на растительный организм и разработка мероприятий по их снижению.

Изучение приживаемости посадочного материала древесно-кустарниковых культур в условиях Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района позволило подразделить все растения на 3 группы. В первую вошли растения имеющие 77-85 % приживаемости посадочного материала - тополь черный, вяз мелколистный. Во вторую группу вошли растения, имеющие 50% приживаемости саженцев – айлант высочайший. В третью группу – растения менее 42 % - акация белая, ясень обыкновенный, клен ясенелистный, шелковица белая и черная. Осенние сроки посадки саженцев растений древесно-кустарниковых видов более предпочтительны по сравнению с весенними.

Наблюдения за ростом и состоянием посадок изучаемых видов древесно-кустарниковой растительности показали влияние способов подготовки почвы на рост и развитие растений (рис. 2-9).

Рис. 2. Динамика развития надземной части растений Populus nigra L. в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 3. Динамика развития подземной части растений Populus nigra L.в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 4. Динамика развития надземной части растений Ulmus pumila L. в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 5. Динамика развития подземной части растений Ulmus pumila L.в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 6. Динамика развития надземной части растений Elaeagnus angustifolia L в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 7. Динамика развития подземной части растений Elaeagnus angustifolia L в зависимости от способов обработки почвы

Эколого-физиологические особенности формирования фитоценозов

Характер протекания физиологических процессов (фракционный состав воды в тканях, водоудерживающая способность, интенсивность транспирации, концентрация клеточного сока) является одним из важных показателей адаптации растений к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Фракционный состав воды в тканях (листьях и однолетних побегах). Динамика количественного соотношения различных форм воды в растениях представлена на рисунках 8-10.

Рис. 8. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (май)

Рис. 9. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (июль)

Рис. 10. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (сентябрь)

У тополя черного в течение вегетационного периода происходит равномерное снижение содержания свободной воды (май – 58,38%; июль – 44,49%; сентябрь – 41,62%). При этом концентрация связанной воды в побегах значительно меньше (май – 23,09%; июль – 22,55%; сентябрь – 23,44%). Незначительно количество связанной воды в конце вегетационного периода указывает, что молодые части однолетних побегов не подготовлены к состоянию зимнего покоя.

В связи с чем, у тополей в зимний период часто происходит повреждение «не одревесневших» частей побегов и их отмирание. Подобная динамика изменения содержания свободной и связанной воды наблюдается и в листьях тополя черного.

Анализируя результаты полученных данных, характеризующие состояние свободной и связанной воды в листьях и побегах лоха серебристого и вяза мелколистного, можно заключить следующее. С середины вегетационного периода содержание связанной воды превышает данный показатель по свободной воде. Подобное указывает, что у растений изучаемых видов снижается ростовая активность. Они адекватно реагирует на повышение летних температур, на снижение почвенной и воздушной влаги. К концу вегетационного периода многократное превышение показателя по связанной воде над свободной, указывает на полную подготовку растения к периода зимнего покоя. За все время наблюдений, мы не разу не обнаружили побеги, поврежденные в результате зимних морозов.

Водоудерживающая способность растений. Изменения водоудерживающей способности растений на фоне умеренной засухи обусловлено изменениями обменных процессов – увеличением количества водорастворимых белков и осмотически деятельных веществ. В связи с чем, большой интерес представляет сравнительное изучение водоудерживающей способности растений в условиях стабилизированного водообмена.

Проведенные исследования показали, что у растений ксерофитов - лоха узколистного и вяза мелколистного, максимальная водоотдача наблюдается в весенний период с активизацией ростовой деятельности (рис. 11-13). С началом жаркого периода, происходит возрастание водоудерживающей способности клеток обусловленное изменениями в обменных процессах – увеличением количества водорастворимых белков и осмотически деятельных веществ. Рост содержания водорастворимых белков у лоха узколистного и вяза мелколистного – приспособительная реакция на действие неблагоприятных факторов.

Рис. 11. Водоудерживающая способность растений, май.

Рис. 12. Водоудерживающая способность растений, июль.

Рис. 13. Водоудерживающая способность растений, сентябрь.

Тополь черный является растением, относящимся к группе мезофитов. Тополю черному, в течение вегетационного периода, для обеспечения нормального протекания обменных процессов необходимо значительное количество влаги. В течение вегетационного периода у тополя наблюдается два пика ростовой активности. Первый пик приходится на весенне-летний период, а второй летне-осенний. Этим объясняется сравнительно незначительное расхождение по показателям водоудерживающей способности в весенне-летний и летний периоды.

Интенсивность транспирации. Произрастая в условиях повышенного температурного режима, растения, в течение вегетационного периода, испытывают стресс. Благодаря транспирации осуществляется снижение температуры растений. Необходимо отметить, что перегрев растений приводит к нарушению протекания биохимических и физиологических процессов. В связи с чем, изучение интенсивности протекания транспираторных процессов в растениях рекомендуемых для создания поликомпонентных фитоценозов нам видится актуальным.

На рисунке 14 представлена динамика протекания транспирации у изучаемых растений в течение вегетационного периода.

Рис. 14. Интенсивность транспирации

Интенсивность протекания транспираторных процессов в течение вегетационного периода у тополя черного находится на постоянно высоком уровне. Все это указывает на высокую ростовую активность в течение вегетационного периода.

У лоха узколистного и вяза мелколистного максимум ростовой активности приходится на начало вегетации.

С наступлением стабильно жаркого периода побегообразование прекращается, что подтверждается данными по транспирации.

В результате проведенных исследований можно заключить, что направленность водного режима у лоха узколистного и вяза мелколистного позволяет им не только сравнительно легко переносить недостаток влаги, но и продуктивно её использовать. В отличие от них тополь черный наиболее реагирует на изменение влаги. Но при нормализации водного баланса почвы данная реакция исчезает и позволяет включать данное растение в состав фитоценозов в условиях Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района.

Направленность водного режима у лоха узколистного и вяза мелколистного позволяет им не только сравнительно легко переносить недостаток влаги, но и продуктивно её использовать. В отличие от них тополь черный наиболее реагирует на изменение влаги. Но при нормализации водного баланса почвы данная реакция исчезает и позволяет включать данное растение в состав фитоценозов в условиях восточно ильменно-бугрового ландшафтного района.

Создание поликомпонентных фитоценозов на основе полукустарничковой растительности

Анализ флористического состава природных ландшафтов с выделением доминантных видов позволил обосновать введение в состав поликомпонентных фитоценозов полукустарничковых видов: полыни белой, полыни черной и кохии простертой, а именно отобранных форм.

У изучаемых форм, несмотря на их различную фенотипическую принадлежность, размеры и масса семян находилась норм для данных видов. Всхожесть семян находилась в пределах 17-59 % (лабораторная) и 7-38 % (полевая).

Всхожесть семян кохии простертой находилась в пределах 92,5-97,6 % (лабораторная). Семенная продуктивность изучаемых образцов составляла 0,09-0,19 т/га.

Анализ основных агротехнических показателей при возделывании полыни белой и черной позволил установить, что при рядном посеве норма высева семян полыни черной составила 0,3-0,4 кг/га, при сплошном 0,5-0,6 кг/га. У полыни белой: для рядного посева – 0,5-0,6 кг/га, для сплошного 0,8-1,0 кг/га. Отработка методики посева полыни позволил констатировать преимущество способа заделки семян вместе с побегами перед обычным посевом.

Изучение динамики ростовой активности указывает на активный прирост в течении первых 3 лет жизни (0,48-0,54 см). В последующие годы высота растения увеличивается незначительно и достигает в высоту 0,58-0,65 см.

Проведенные исследования позволяют заключить, что в условиях Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района включение в состав поликомпонентных фитоценозов полукустарничковых видов полыни белой, полыни черной и кохия простертая позволяют в полной мере использовать потенциал биогоризонтов, а также улучшить экологические условия в регионе.

Создание поликомпонентных фитоценозов на основе многолетней травянистой растительности

Помимо простейших кустарничков в состав фитоценозов включали и многолетние травянистые растения из семейства злаковые: пырей удлиненный сортов Ставропольский 10 и Солончаковый, житняк гребневидный сорт Викрав, кострец безостый сорт Ставропольский 31. В качестве контроля был отобран представитель местной флоры житняк сибирский.

Установлено, что полнота всходов у изучаемых растений в пределах 1 и 2 экологических зон варьировала в пределах 45-55 %. В условиях засоления (3 экологическая зона) максимальная всхожесть наблюдалась у пырея удлиненного сорта Солончаковый (62 %).

От видовой принадлежности зависели и параметры габитуса куста: кустистость и высота растения. В условиях вершины и склона бугра (1 и 2 экологические зоны) среднее количество побегов на одно растение составляло 60-74 шт. В условиях третьей экологической зоны (основание бугра) максимальный показатель наблюдался у пырея удлиненного сорта Солончаковый (80 шт). При этом у костреца безостого сорт Ставропольский 31, также как и у контрольного варианта наблюдалось минимальное количество побегов 12-14 шт.

Наблюдения за высотой растения позволил выделить наиболее перспективные сорта для произрастания во всех изучаемых экологических зонах. В 1 и 2 зонах все сорта имели среднюю высоту свыше 80±2,16 см (контроль – 54±1,91 см). В условиях засоления лучшими показателями обладал пырей удлиненный сорта Солончаковый – 128±1,47 см.

Адаптационную особенность растений к произрастанию в различных условиях характеризовали и по площади листового аппарата. В условиях вершины и склона бугра Бэра Максимальная площадь наблюдалась у пырея удлиненного сорта Ставропольский 10 (0,26±0,01 см2) и житняка гребневидного сорт Викрав (0,28±0,03 см2). минимальная площадь наблюдалась у представителя местной флоры – житняка сибирского (0,19±0,11). Со сменой экологических зон, характеризующихся повышением в почвенном профиле легкорастворимых солей, изменяется и доминантные растений. У житняка гребневидного сорт Солончаковый площадь листьев на одном растении составляет 0,3 м2/растение (±0,02), что значительно превышает площадь листьев у других растений.

Результаты исследований показывают необходимость введения в состав поликомпонентых фитоценозов многолетних злаковых растений. В сравнении с рудеральным видом житняком сибирским испытываемые сорта характеризовались как более адаптированные для произрастания в условиях Восточно ильменно-бугровом ландшафтном районе. Особенно данные различия проявлялись при произрастании на почвах богатых легкорастворимых солями.

Влияние поликомпонентных фитоценозов на природные условия

Начиная исследования, нами высказывалась гипотеза, что созданный фитоценоз, независимо от его пространственной ориентации, должен оказывать воздействие не только на территорию на которой он создается, но также и на окружающую территорию путем максимального использования потенциала биогоризонтов и внесения в данные биогоризонты энергетических запасов.

Влияние многолетней растительности на почвенно-грунтовые условия фитоценозов и прилегающих территорий. Девятилетние наблюдения за почвенно-грунтовыми условиями показали, что скважность почвенного профиля всех экологических зон увеличилась за счет изменения связанного с уменьшением  плотности (рис. 16-18).

Рис. 16. Динамика изменения плотности почвы. Экологическая зона 1

Рис. 17. Динамика изменения плотности почвы. Экологическая зона 2

Рис. 18. Динамика изменения плотности почвы. Экологическая зона 3

Рост и развитие злаковых растений приводит к улучшению структурированности почвы. Подобные изменения наблюдаются и в варианте с полукустарничковыми растениями.

Необходимо отметить, что посадки древесно-кустарниковых растений оказывают влияние не только на почвенные комплексы под фитоценозами, но также, и прилегающих территорий.

Структурные изменения, связанные с произрастанием злаковых и полукустарничковых растений, особенно хорошо прослеживаются на почвах богатых солями.

Снижение структурированности почвы начинает проявляться уже на второй год развития растений.Результат исследования, приведенные на рисунках 19-21, указывают на положительное влияние произрастания изучаемых групп растений на изменение влагообеспечение почвы.

Рис. 19. Изменение полевой влажности почвы.

Экологическая зона 1

Рис. 20. Изменение полевой влажности почвы.

Экологическая зона 2

Рис. 21. Изменение полевой влажности почвы.

Экологическая зона 3

Древесно-кустарниковые растения оказывает влияние на изменение почвенно-грунтовых условий прилегающих территорий. Наблюдается увеличение полевой влажности на 2,0±0,01 % в поверхностных горизонтах и 2,2±0,03 % на глубине. Подобное увеличение влагообеспеченности прежде всего связано с созданием деревьями защитного фона, который позволяет снизить нагрев почвенной поверхности и скоростные характеристики ветра.

На данном фоне активизируется рост рудеральной растительности, как в количественно видовом, так и в качественном отношении. Введение в состав естественного ценоза наиболее устойчивых групп растений устойчивых к условиям внешней среды на наш взгляд является наиболее перспективным.

Произрастание злаковых растений приводит к увеличению влаообеспеченности почвенного профиля. Так в поверхностных горизонтах наблюдается превышение по изучаемому признаку на 21±0,8 % по сравнению с почвой до начала эксперимента. Подобная тенденция наблюдается и в более глубоких почвенных горизонтах.

Несмотря на иное, чем у злаковых растений, строение корневой системы полукустарнички также оказывают влияние на положительные  изменения по влагообеспеченности почвенного профиля.

Влияние однолетних  растений фитоценозов на изменение почвенно-грунтовых условий. Помимо многолетних растений в состав фитоценоза были включены и однолетние растения из семейства бобовые. Основное назначение данных растений изменение почвенно-грунтовых условий в течение короткого промежутка времени. В условиях полигона Восточный района мы наблюдали следующие однолетние бобовые растения: вика яровая, клевер персидский, клевер александрийский, пажитник пряморогий, донник лекарственный.

Все изученные растения оказали положительное воздействие на улучшение почвенной структуры за счет увеличения водорастворимых почвенных элементов, при этом максимальное изменение наблюдается в поверхностном горизонте.

Улучшение почвенной структуры происходит и за счет осенней запашке надземной массы. При данном мероприятии в почву попадает от 6 до 9 т/га органического вещества. При этом необходимо также учитывать и образующийся на корнях растений симбиотический аппарат. Максимальное количество клубеньков наблюдалось у клевера александрийского (14,2 шт/растении). При этом количество активных клубеньков достигало 6,4 шт/растении.

При запахивании растений в почву наблюдается процесс превращения органического вещества, который определяет биологическую активность почвы. Исследованиями установлено, что при одновременном внесении азотного и фосфорного удобрения и запахивании растений коэффициент использования азота повысился с 27 до 45 %, а содержание фосфорной кислоты с 1,0 до 1,23 %. Через сутки после запашки в почву вегетативной массы, активизируется процессы, связанные с образование аммиака. Уже на третьи сутки выделение аммиака достигает максимального показателя – 63,2 мг/кг сух. почвы. В контроле данный показатель находился в пределах 4,8 мг/кг сух. почвы. Выделение аммиака продолжалось в течение 25 суток. При этом активная стадия – до 12 суток.

Полученные результаты подтверждают возможность использовать однолетние бобовые культуры для улучшения почвенно-грунтовых условий на территории отводимой под фитоценоз. При этом сроки реализации данной работы могут быть сведены к минимуму

4. Создание поликомпонентных фитоценозов в условиях Западного ильменно-бугрового ландшафтного района

Полигон «Западный» расположен в границах Западно ильменно-бугрового ландшафтного района. В пределах полигона заложена сеть стационарных ключевых участков с выделением экологических зон: экологическая зона 1 располагается на вершине бугра Бэра, экологическая зона 2 – на восточном склоне бугра Бэра и экологическая зона 3 – в шлейфовой части бугра. К северу и к югу от стационара находятся линейно вытянутые пресноводные озера-ильмени Гурбут и Пятиерик. Перепад высот составляет от минус 13.1 м на вершине бугра  до минус 26.2 м - урез воды в озерах-ильменях.

Эколого-ресурсный потенциал территории Западно ильменно-бугрового ландшафтного района значителен. Из наиболее благоприятных условий следует отметить сумарные показатели положительных температцр. Изотермы сумм средних температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 5°С составляет - 3850°С. Изотермы сумм средних температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10°С равна 3600°С. Количество дней с туманами – 69. Из неблагоприятных условий наиболее значимыми являются количество осадков – 140-160 мм, при этом на долю зимнего периода приходится максимум - 70-90 мм. Число дней с температурой более 30°С составляет 87. часто наблюдаются пыльные бури – 16 дней. Число дней в году со скоростью ветра более 30 составляет 34 м/с. В зимний период нередки оттепели – 89 дней, гололеды – 14 дней.

Почвенный покров экологической зоны 1 и 2 представлен комплексом светло-бурых полупустынных почв различного гранулометрического состава и различной степени засоления (рис. 22).

Рис. 22. Морфологическое описание почвенных разрезов стационарного участка 2

Основными морфологическими особенностями данных почв является преобладание бурой и светло-бурой окраски по всему профилю. Для данного вида почв характерна малая мощность гумусового горизонта, уплотненность, вскипание с поверхности, присутствие признаков солонцеватости, низкая полевая влажность.

Для гранулометрического состава характерна резкая двучленность профиля. В механическом составе супесей преобладала фракция мелкого песка (частиц диаметром 0,25-0,05 мм).

Почвы участка обладают малой емкостью поглощения – от 5,78 м-экв/100г до 6,71 м-экв/100г. Почвы имеют щелочную реакцию, все они содержат общую щелочность в HCO3- выше 0,019%.

Почвенные структуры изучаемого стационарного участка неравномерно обеспечены почвенной влагой. При этом ее распределение  в почвенном профиле также неравномерно. Так в условиях вершины бугра Бэра (1 экологическая зона) с глубиной происходит увеличение запаса влаги. В условиях 2 экологической зоны (склон бугра Бэра) увеличение запаса влаги наблюдается, но оно незначительно. Для 3 экологической зоны (основание бугра Бэра) увеличение запаса влаги ощутимо с 24,4 мм в поверхностных горизонтах до 133,8 мм в глубинных. Количество почвенной влаги во многом зависит от регулирования уровня воды в пресноводных озерах-ильменях.

Для каждой экологической зоны установлена зависимость распределения растительности от эдафических факторов с выделением доминантных видов (табл. 3), определена продуктивность естественных фитоценозов и выделены наиболее перспективные экотипы полукустарниковых растений.

Таблица 3. Доминантные виды растительных ассоциаций

Экологическая зона 1

Экологическая зона 2

Экологическая зона 3

Виоленты

верблюжья колючка

полынь Лерха

полынь сантонская

Патиенты

солерос европейский прибрежница растопыренная

Эксплеренты

мортук восточный

мортук пшеничный

костер японский

петросимония толстолистная

В работе также приведен анализ экологических потенций всех описанных видов. Для каждой экологической зоны определена продуктивность естественных фитоценозов.

Влияние действия лимитирующих факторов на формирование фитоценозов

По степени приживаемости саженцев данные виды подразделяются на 3 группы. В первую группу вошли растения имеющие высокий процент приживаемости 74,5-79 %. К ним относятся лох узколистный и вяз мелколистный. Во вторую группу вошли растения, у которых процент приживаемости в осенний и весенний периоды составлял 44-48 %. Помимо айланта высочайшего в данную группу вошли тополь черный и робиния псевдоакациевая. Третья группа включает растения, у которых процент приживаемости посадочного материала был ниже 30 % - ясень обыкновенный, клён ясенелистный, шелковица черная и шелковица белая.

Наблюдения за ростом и состоянием посадок изучаемых видов древесно-кустарниковой растительности (группа 1 и 2) выявили зависимость способов подготовки почвы и ростовой активности растений. Набольшая зависимость способов подготовки почвы прооявилась у лоха узколистного и вяза мелколистного (рис. 23-26).

Рис. 23. Динамика развития надземной части растений Ulmus pumila L. в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 24. Динамика развития подземной части растений Ulmus pumila L.в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 25. Динамика развития надземной части растений Elaeagnus angustifolia L в зависимости от способов обработки почвы

Рис. 26. Динамика развития подземной части растений Elaeagnus angustifolia L в зависимости от способов обработки почвы

(Эколого-физиологические особенности формирования фитоценозов

Фракционный состав воды в тканях (листьях и однолетних побегах). Динамика количественного соотношения различных форм воды в растениях представленны на рисунках (рис. 27-29).

Рис. 27. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (май)

Рис. 28. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (июль)

Рис. 29. Фракционный состав воды в побегах изучаемых растений в начале вегетационного периода (сентябрь)

Фракционный состав воды в листьях и побегах характеризует лох серебристый и вяз мелколистный как растения-ксерофиты. Вначале  вегетационного периода у лоха серебристого и вяза мелколистного наблюдается превышение содержания свободной воды над связанной. Данный факт объясняется активизацией ростовых процессов и ростом листьев и побегов.

В середине вегетационного периода, с наступлением стабильно жаркой погоды, содержание связанной воды выше, чем свободной, что говорит о хороших адаптационных качествах данных растений. В конце вегетационного периода, подобное соотношение связанной воды к свободной продолжает наблюдаться, что говорит о готовности растений к периоду зимнего покоя.

Водоудерживающая способность растений. Ксерофитность вяза мелколистного и лоха серебристого подтверждается характером протекания процессов, связанных с водоудерживающей способностью (рис. 30-32).

В весенний период у лоха серебристого и вяза мелколистного наблюдается тенденция поддержания количества водорастворимых белков и осмотически деятельных белков в стабильных пределах.

Рис. 30. Водоудерживающая способность растений, май

Рис. 31. Водоудерживающая способность растений, июль

Рис. 32. Водоудерживающая способность растений, сентябрь

После сухого летнего периода, осенью у растений наблюдается небольшая активность в протекании ряда физиологических процессов, способствующая подготовке к зимнему периоду. В данный период потеря воды составляет для лоха серебристого: через 30 минут – 2,80 %; через 60 минут – 3,20 %; через 120 минут – 6,60 %. У вяза мелколистного: через 30 минут – 4,00 %; через 60 минут – 4,60 %; через 120 минут – 7,00 %.

Интенсивность транспирации. В течение вегетационного периода, у изучаемых растений наблюдалась тенденция снижения активизации интенсивности протекания транспираторных процессов.

Рис. 33. Интенсивность транспирации

В течение вегетационного периода у лоха серебристого и вяза мелколистного наблюдается тенденция изменения транспираторной активности  в сторону уменьшения. Максимальные показатели, характеризующие транспирацию, приходятся на период ростовой активности. В середине летнего периода у ксерофитных растений характер протекания физиологических процессов указывает на реакцию растений на измененные условия окружающей среды.

С наступлением повышенных летних температур транспирационная активность снижается. В осенний период, несмотря на снижение дневных температур, наблюдается снижение интенсивность транспирации. На повышение процессов транспирации не оказывает влияние не увеличение осенних осадков, не постоянно стабильные туманы.

Создание поликомпонентных фитоценозов на основе полукустарничковой растительности

Создание многолетних, высокопродуктивных, поликомпонентных фитоценозов это процесс создания экосистемы. При этом во время создании и тем более во время эксплуатации фитоценоза необходимо знание особенностей взаимодействия всех его компонентов, тем более растений, которые мы в него вводим. В связи с чем, для дальнейших исследований были включены простейшие кустарнички полынь белая и полынь черная.

Результаты изучения биометрических показателей семян изучаемых видов полыни указывает, что несмотря на их различную экотипическую принадлежность размеры и масса семян находилась в пределах норм для данных видов. Так для полыни черной размер семян варьировал в пределах 0,9-1,3 мм, а для полыни белой 0,7-1,0 мм. Масса семян у полыни черной составляла 275-310 мг, а для полыни белой 260-300 мг. По размеру семенного материала изучаемые виды полыни можно отнести к мелкосемянным вида, что значительно затрудняет процесс заготовления семенного материала.

В связи с особенностями высева и распространения семян у полыней отрабатывалась методика посева семян. Изучались два способа: сев семенами и заделка семян вместе с побегами. Второй способ более предпочтителен, так как наблюдается превышение численности всхожих растений на 31% для полыни белой и 29 % для полыни черной. К тому же второй способ позволяет сохранить все фенотипические и генотипические характеристики исходной материнской формы, что в условиях отсутствия семеноводческой базы является актуальным.

Анализ основных агротехнических показателей при возделывании полыни белой и черной позволил установить, что при рядном посеве норма высева семян полыни черной составила 0,3-0,4 кг/га, при сплошном 0,5-0,6 кг/га. У полыни белой: для рядного посева – 0,5-0,6 кг/га, для сплошного 0,8-1,0 кг/га.

Изучение динамики ростовой активности указывает на активный прирост в течение первых 3 лет жизни (0,48-0,54 м). В последующие годы высота растения увеличивается незначительно и достигает в высоту 0,58-0,65 м.

Проведенные исследования позволяют заключить, что в условиях Западно ильменно-бугрового ландшафтного района включение в состав адаптивных фитоценозов полукустарничковых видов полыни белой, полыни черной и кохия простертая позволяют в полной мере использовать потенциал биогоризонтов, а также улучшить экологические условия в регионе.

Создание поликомпонентных фитоценозов на основе многолетней травянистой растительности

Помимо простейших полукустарничков изучалась возможность введение в состав поликомпонентного фитоценоза многолетней злаковой растительности. Для дальнейших исследований нами были отобраны некоторые виды и сорта злаковых культур:  пырей удлиненный сортов Ставропольский 10 и Солончаковый, житняк гребневидный сорт Викрав, кострец безостый сорт Ставропольский 31 и в качестве контроля был отобран представитель местной флоры житняк сибирский.

Установлено, что в условиях 1 и 2 экологических групп, все изучаемые сорта по динамике полноты всходов превышали над контролем. В условиях 3 экологической зоны (подножие бугра Бэра), в условиях большого количества легкорастворимых солее, лучший результат показал сорт пырея удлиненного Солончаковый (59±1,29 %).

По кустистости (количество побегов на растение) самый низкий показатель наблюдался у житняка сибирского. В условиях вершины и склона бугра (1 и 2 экологические зоны) у всех изучаемых сортов данный показатель находился в пределах 58-73 побегов на одно растение. В условиях высокого содержания легкорастворимых солей (3 экологическая зона) максимальный показатель наблюдался у пырея удлиненного сорта Солончаковый (75±1,30 шт).

Длина побегов зависела от видовой принадлежности, а также и от условий произрастания. В условиях 1 и 2 экологических зон у изучаемых сортов длина побега составляла от 82 см до 117 см. У контрольного образца длина побега составляла  49-51 см.  В условия 3 экологической зоны максимальный показатель имел пырей удлиненный сорта Солончаковый (135±1,62 см).

Активность протекания физиологических процессов во многом зависит и от размера листового аппарата. В условиях вершины и склона бугра Бэра минимальная площадь наблюдалась у житняка сибирского (вершина бугра - 0,17±0,26 см2; склон бугра – 0,16±0,3 см2), а  максимальная площадь у житняка гребневидного сорта Викрав (вершина бугра - 0,24±0,45 см2; склон бугра - 0,26±1,45 см2) и пырея удлиненного сорта Ставропольский 10 (вершина бугра - 0,23±0,55 см2; склон бугра – 0,25±2,06 см2). В условиях засоления (3 экологическая зона)  лучшие показатели наблюдались у пырея удлиненного сорта Солончаковый – 0,28±1,09 м2.

Полученные результаты подчеркивают необходимость введения в состав фитоценозов Западно ильменно-бугровых ландшафтного района перспективные сорта многолетних злаковых растений выведенных в Ставропольском НИИ сельского хозяйства. При этом необходимо учитывать  почвенно-грунтовые условия. В условиях бурых почв вершины и склонов бугра Бэра лучшие показатели у пырей удлиненный сорта Ставропольский 10, житняк гребневидный сорт Викрав, кострец безостый сорт Ставропольский 31. В условиях повышенной концентрации легко растворимых солей (подножие бугра Бэра) лучшие ростовые показатели у пырей удлиненный сорта Солончаковый.

Влияние поликомпонентных фитоценозов на природные условия

Влияние многолетней растительности на почвенно-грунтовые условия фитоценозов и прилегающих территорий.  Изучение влияния поликомпонентного фитоценоза на природные условия выявил некоторые закономерности. Наблюдается пространственное изменение плотности почвенных горизонтов в сторону уменьшения по всей глубине почвенного профиля.

Рис. 35. Динамика изменения плотности почвы.

1 экологическая зона

Рис. 36. Динамика изменения плотности почвы.

2 экологическая зона

Рис. 37. Динамика изменения плотности почвы.

3 экологическая зона

В условиях бурых почв экологических зон 1 и 2 происходит изменения в сторону уменьшения плотности почвенных горизонтов. Это не случайно. Рост и развитие злаковых растений приводит к образованию в корнеобитаемом слое значительного количества органического вещества. В зависимости от видовой принадлежности корневая система может проникать до глубины 1.3-1.5 м.

У изучаемых образцов максимальное количество корней формировалось в 10 сантиметровом слое. Благодаря этому почва насыщается корневыми остатками и бактериальным компонентом. Столь значительное количество корней преобразуют корневую систему, придавая ей мелкокомковатую структуру.

У примитивных полукустарничков из рода Aremisia взрослые растения имеют стержневую корневую системы достигающую глубину 1.5-2.2 м (полынь белая – 1,5-1,8 м, полынь черная – 2,0-2,2 м). В поверхностных горизонтах от главного корня отходит целая сеть веретоновидных корней, которые сосредоточены в 30-40 см слое. Развиваясь корневая система также преобразует плотную структуру верхнего почвенных слоев.

Необходимо отметить, что как и в условиях Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района, древесно-кеустарниковые растения также оказывают влияние на прилегающую территорию.

Водообеспечение почвы, является одним из ограничивающих фактором оказывающий воздействие на  рост и развитие растений.

Результаты полученные в результате исследования (рис. 38-40) позволяют утверждать, что произрастание изучаемых групп растений оказывают положительное влияние на изменение влагообеспечение почвы.

Рис. 38. Изменение полевой влажности.

1 экологическая зона

Рис. 39. Изменение полевой влажности.

2 экологическая зона

Рис. 40. Изменение полевой влажности.

3 экологическая зона

Так в поверхностных горизонтах 1 и 2 экологической зоны наблюдается увеличение влаги подпосевами многолетних злаковых культур на 23,3±1,85% (1 экологическая зона) и 24,0±0,56% (2 экологическая зона). Данное увеличение прослеживается и в более глубоких почвенных горизонтах.

Влияние полукустарничковых растений сказывается не только в поверхностном слое, но также и в более глубоких слоях почвы. зона). Увеличение влажности в верхних почвенных горизонтах составляет 16,4±2,06% (1 экологическая зона) и 19,2±2,45% (2 экологическая зона).

В более глубоких почвенных горизонтах данное увеличение несколько ослабевает, но остается на достаточно высоком уровне (11,2±0,62% - 1 экологическая зона; 9,5±1,37%- 2 экологическая

В условиях 3 экологической зоны, где наблюдается определенный избыток влаги и легко-растворимых солей, также наблюдается влияние произрастания данных групп растений на влагообеспеченность почвенного профиля.

Результаты полученных данных позволяют резюмировать необходимость введения полукустарничковых и многолетних травянистых (злаковые) растений в состав поликомпонентного фитоценоза и их влияние на изменение почвенно-грунтовых условий (рис. 41).

Рис. 41. Посевы многолетних злаковых культур (космоснимок).

Влияние однолетних растенийфитоценозов  на изменение почвенно-грунтовых условий. Помимо многолетних растений в состав фитоценоза возможно включение и однолетних растений из семейства бобовые. Основное назначение данных растений изменение почвенно-грунтовых условий в течении короткого промежутка времени. В наших исследованиях мы наблюдали следующие однолетние бобовые растения: вика яровая, клевер персидский, клевер александрийский, пажитник пряморогий, донник лекарственный.

Все изучаемые растения улучшают почвенную структуру за счет уменьшения в почвенных горизонтах мелких фракций. При этом происходит поступление в почву органического вещества. Максимальный показатель наблюдается у клевера александрийского – 9,5 т/га.

Помимо органического вещества запахиваемого в почву особое значение у бобовых имеет развитие симбиотического аппарата. Максимальное количество наблюдалось у клевера александрийского (14,8 шт/растении), а минимально в варианте с пажитником пряморогим – 12,6 шт/растении. При этом количество активных клубеньков также наблюдалось у клевера александрийского (6,5 шт/растении).

При запахивании растений в почву наблюдается процесс превращения органического вещества, который определяет биологическую активность почвы. Уже на третьи сутки после запашки данных растений в почву выделение аммиака достигает максимального показателя – 64,1 мг/кг сух. почвы (контроль - 4,7 мг/кг сух. почвы). Выделение аммиака также продолжалось в течение 25 суток. Образования нитратов начинается только на 12 сутки (31,8 мг/кг сух. почвы). Своего пика образование нитратов достигает на 15 сутки (50,9 мг/кг сух. почвы).

Полученные результаты подтверждают возможность использовать однолетние бобовые культуры для улучшения почвенно-грунтовых условий на территории отводимой под фитоценоз. При этом сроки реализации данной работы могут быть сведены к минимуму.

5. Создание поликомпонентного фитоценоза в условиях Дельтового внутризонального ландшафтного района

Полигон «Дельта» приурочен к Дельтовому внутризональному ландшафтному району расположен в центральной части дельты реки Волга в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах четырех водных объектов: ериков Финогенов, Харлак, Рыча и протоки Белый Ильмень. В пределах данного полигона заложены стационарные участки с выделением экологических зон.

Климатические условия рассматриваемой территории во многом схожи с условиями Восточно ильменно-бугрового ландшафтного района. Но в связи с тем, что располагается практически в центральной части дельты реки Волга менее всего испытывает губительное воздействие соседних пустынных территорий.

Из неблагоприятных условий следует отметить малое количество осадков - менее 120 мм. Причем большая их часть приходится на зимний период - 70 мм. В зимний период нередки дни с метелью – 13 дней. Очень часто наблюдаются оттепели - 47, в отдельные годы эта цифра доходит до  78 дней. Нередко наблюдаются гололеды – 13 дней. Все это, наряду со значительным количеством ветреных дней (со скоростью ветра выше 15 м/с – до 40; с пыльными бурями – до 16) приводит к деградированию верхнего почвенного горизонта.

Из благоприятных условий следует выделить обилие теплого периода - изотермы сумм средних температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 5°С составляет - 3850°С. Изотермы сумм средних температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10°С равна - 3600°С. В зимний период число дней в году со снежным покровом составляет 38 дней. В осенний период нередко туманы – 50 дней. Несмотря на высокие температурные характеристики для данного ландшафтного района характерно самое низкое количество дней с температурами выше 30°С – сказывается микроклимат территории.

Территория стационарного участка отличается относительно ровным рельефом.

За период с 1999  по 2008 годы территория подвергалась постоянному затоплению.

В условиях поверхностного увлажнения на данных территориях сформировались гидроморфные почвы: луговые и болотные различной степени засоления. По сравнению с почвами бэровских бугров данные почвы отличаются более высокой мощностью гумусового горизонта, высокой обеспеченностью влагой, промывным типом.

Ежегодное весеннее-летнее затопление данных почв обуславливает слоистость почвенного профиля (рис. 41). Вариации в характере слоистости почв луговых дельтовых ландшафтов в сочетании с особенностями мезо- и микрорельефа, при отсутствии выраженных резких трансформаций в уровнях обводненности и существующей общей засоленности являются важными диагностическими критериями, позволяющими в данных условиях точнее оценить параметры соответствия почвенно-растительных комплексов существующим по динамике влажности и особенностями режима увлажнения.

Рис. 42. Морфологическое описание почвенных разрезов стационарного участка 3

В результате длительного избыточного увлажнения интенсивно протекают процессы оглеения, которые коренным образом изменяют механические и химические показатели почвы.

Особенностями почв данного типа также является рыхлое строение, наличие признаков оглеения, песчаных прослоек в верхнем слое и подстилающей песчаной породы. Водный режим играет значительную роль в формирование слоистой структуры. Условия формирования данного типа почв имеют положительное влияние на формирование хорошо развитого растительного покрова. В результате увеличивается гумусовый горизонт. Ниже гумусового горизонта залегает рыхлая, опесчаненная порода аллювиального происхождения. В данном горизонте нередко наблюдаются пятна ржавого цвета.

После спада воды миграция легко растворимых солей приобретает восходящий характер. Материнская основа почвы составлена рыхлыми опесчанеными породами аллювиального происхождения.

Флористический состав природных территорий представлен злаково-разнотравными лугами. Доминантами первой экологической зоны является кострец безостый. Во второй экологической зоне доминируют растения более засушливых мест обитания - житняк сибирский и полынь Лерха. По границам участка, вдоль берегов, встречаются тополь черный, ива белая, ясень обыкновенный. На участках с застойными явлениями, где концентрация легкорастворимых солей велика, доминируют тамарикс Лакса и тамарикс многоветвистый. На возвышенных участках доминируют шелковица белая и шелковица черная, лох узколистный. Встречаются отдельные растения вяза гладкого. Как можно видеть экологический потенциал использования дикорастущих видов в составе фитоценоза велик. Все это должно повысить экологическую емкость данных территорий.

Влияние действия лимитирующих факторов на формирование фитоценозов

Изучение приживаемости посадочного материала древесно-кустарниковых культур в условиях дельтового внутризонального ландшафтного района позволило выделить две группы растений. В первую группу вошли три вида, введение которых в состав фитоценоза признано целесообразным: тополь черный, ива белая и лох узколистный, у которых процент приживаемости был выше 50 %. Во вторую группу вошли растения, у которых процент приживаемости саженцев был ниже 44%: ясень обыкновенный, клён ясенелистный, вяз мелколистный, робиния псевдоакациевая, шелковица белая и шелковица черная. Сроки посадки особого значении не имели, хотя весенняя посадка оказалась более предпочтительной.

Особый интерес вызвал эксперимент с  ивой белой, которая является перспективным видом для создания поликомпонентных фитоценозов в условиях затопляемого режима. Особенность ивы образовывать систему придаточных корней позволяет удлинять мероприятия по посадке вплоть до начала схода паводковых вод (май), когда на растениях сформировался листовой аппарат. При этом в качестве посадочного материала можно использовать разновозрастные саженцы (от 1 до 5 лет), имеющие высоту от 1.0 до 3.0 м, а так же крупные фрагменты выровненных побегов - «ивовый кол» (d=0,5-2,0 см). В экспериментах получена 95 % укоренение «ивового кола» повышенных размеров – d=4,0-5,0 см.

Способы подготовки почвы оказали различное воздействие на ростовую активность изучаемых растений. В пределах данного стационарного участка подготовка посадочных ям осуществлялась двумя способами: ручным (вариант 1) и механизированным-бур (вариант 2). В культуре тополя черного на шестой год развития, вегетативный прирост в высоту растений произрастающих в посадочных ямах подготовленных ручным способом составлял 405±5,78 см, во втором вариант - 190±6,04 см. Прирост  корневой системы за три года составляет: вариант 1 – 100±3,06 см при общей длине 208±5,19 см, вариант 2 – 40±2,57 см при общей длине 156±0,82 см. В условиях затопляемого режима высадку рекомендуется осуществлять крупномерными саженцами – h=180-200 см (приживаемости составляет 87%).

В культуре лоха серебристого способы подготовки почвы не оказали особых влияний на ростовую активность. В варианте 1 прирост надземной части составлял 37±3,05 см, в варианте 2 - 35±1,57 см. Прирост корневой системы составляет в варианте 1 – 12±0,86 см в варианте 2 – 16±4,02 см. Несмотря на незначительный ростовую активность общее состояние растений было хорошее.

В культуре ива белой, также не наблюдается зависимости ростовой активности от способов подготовки почвы. В варианте 1 прирост составлял 78±2,30 см, в варианте 2 - 72±3,61 см. Исследованиями установлена зависимость приживаемости и ростовой активности разновозрастных саженцев, а также сроков их посадки. При посадке крупномерных саженцев (h=200-220 см) годовой прирост составлял 45-50 см. при этом сроки посадки саженцев (март, апрель, май) не оказали особых влияний. При посадке оптимальными по высоте саженцами (h=100-125 см) прирост в зависимости от сроков посадки составлял: март - 75±0,45 см, апрель - 60±4,20 см, май - 84±3,72 см. При посадке «ивовым колом» в мае во время половодья наблюдалось укоренения стеблевых побегов и прирост вегетативной массы 60-65 см.

Эколого-физиологические особенности формирования фитоценозов

Анализ протекания физиологических процессов (оводненность тканей, водоудерживающая способность, интенсивность транспирации, фракционный состав воды в тканях) показывает высокие адаптационные возможности данных видов древесно-кустарниковой растительности при произрастании в условиях дельтового внутризонального ландшафтного района.

Фракционный состав воды в тканях (листьях и однолетних побегах) тополя черного в течении вегетационного периода  указывают на мезофитность данного вида (рис. 42-43).

Рис. 43. Фракционный состав в листьях изучаемых растений

Рис. 44. Фракционный состав в побегах изучаемых растений

Содержание свободной воды превышает содержание связанной в течение всей вегетации. При чем наблюдается два пика – весенний и позднее-летний. У лоха серебристого превышение свободной воды над сваязанной наблюдается только в весенний период, когда наблюдается ростовая активность. С середины летнего периода, с наступлением жаркого периода, кривая содержания свободной воды падает в низ, а связанной неуклонно возрастает.

Водоудерживающая способность растений. Ксерофитность лоха узколистного и мезофитность тополя черного подтверждается характером протекания процессов, связанных с водоудерживающей способностью данных растений. Так в весенний период потеря воды составляет: через 30 минут опытов –7,2%, через 60 минут -9,98%, через 120 минут опыта – 14,5%. Подобная тенденция потери воды растительным организмом прослеживается и до конца вегетационного периода (через 30 минут опытов – 10,4%, через 60 минут – 15,1%, через 120 минут опыта – 19,5%.).

Динамика водоудерживающей способности лоха серебристого подтверждает его высокие адаптационные характеристики. Если в весенний период потеря воды составляла через 30 минут опытов – 4,7%, через 60 минут – 6,6%, через 120 минут опыта – 10,8%, то к концу вегетационного периода данные показатели уменьшились (через 30 минут опытов – 2,0%, через 60 минут – 3,2%, через 120 минут опыта – 5,5%.)

Интенсивность транспирации. 

В течение вегетационного периода у лоха узколистного наблюдается четкая тенденция уменьшения интенсивности транспирационных процессов.

Рис. 45. Интенсивность транспирации

У тополя черного наблюдается два пика транспираторной активности. Первый приходится на начало вегетационного периода. Второй на вторую половину лета. Данные максимумы совпадают с двумя периодами ростовой активности.  При этом у тополя черного транспирационная активность всегда на постоянно высоком уровне.

Создание поликомпонентных фитоценозов на основе многолетней травянистой растительности

В условиях дельтового внутризонального ландшафтного района на конкурсное испытание были отобраны виды и сорта злаковых культур: пырей удлиненный сортов Ставропольский 10 и Солончаковый, житняк гребневидный сорт Викрав, кострец безостый сорт Ставропольский 31 и представители местной флоры житняк сибирский и пырей ползучий.

Исследованиями установлено, что при произрастании в условиях болотных почв (1 экологические зоны) максимальная полнота всходов наблюдалась у житняка гребневидного сорт Викрав (55±1,37%). Самая минимальная всхожесть, как мы и ожидали, наблюдалась у житняка сибирского и пырея ползучего. При произрастании в условиях луговых почв (2 экологическая зона), лучшие показатели были у пырея удлиненного сорта Солончаковый (59±0,98 %).

Все исследуемые сорта злаковых культур при произрастании в условиях первой и второй экологических зон отличались хорошей кустистостью (34-55 побегов на одно растение). У растений контрольных вариантов житняка сибирского и пырея ползучего при произрастании во всех экологических зонах наблюдался самый низкий показатель кустистости.

Анализ показателей характеризующих высоту растений позволил выделить растения характеризующиеся длиной побега от 92 до 122 см. На более рассоленных почвах, которые подвержены в весенний период затоплению паводковыми водами, максимальные результаты показали пырей удлиненный сорта Ставропольский 10 (101±1,25 см) и житняк гребневидный сорта Викрав (107±2,85 см). Данные сорта прекрасно переносят кратковременное затопление (до 30-35 суток), которое не как не отражается на ростовую активность. В условиях луговых почв (2 экологическая зона) у данных сортов несколько снижается параметры длины побегов. В то же время, сорт пырея удлиненного Солончаковый имеет лучшие показатели из всех изучаемых образцов (122±2,05 см). Превышение по данному показателю в сравнении с контрольными вариантами составляет 92±3,50 см (житняк сибирский) и 67±2,07 см (пырей ползучий).

Площадь листовых пластинок является одним из признаков характеризующих адаптационные особенности растений. При произрастании в условиях 1 экологической зоны выделились два образца, которые характеризуются максимальной площадью листовых пластинок (пырей удлиненный сорт Ставропольский 10 – 0,25±0,05 м2  и житняк гребневидный сорт Викрав – 0,26±0,11 см2). Произрастание в условиях луговых почв накладывает отпечаток на росте и развитие листовых пластинок. Так лучшие показатели характеризующие площадь листовых пластинок отмечено у пырея удлиненного сорта Солончаковый (0,28±1,12 см2). Наименьшие показатели отмечены у житняка сибирского (0,02±0,51 см2)

Влияние поликомпонентных фитоценозов на природные условия

Влияние многолетней растительности на почвенно-грунтовые условия фитоценозов и прилегающих территорий. Результаты, представленные на рисунках 46-51, указывают на факт, что создаваемые фитоценозы не оказывают особых влияний на изменение водно-физических свойств затопляемых почв, прилегающих к стационарному участку 3.

Рис. 47. Динамика изменения влажности почвенных горизонтов.

Экологическая зона 1

Рис. 48. Динамика изменения плотности почвенных горизонтов.

Экологическая зона 1

Рис. 49. Динамика изменения запаса влаги  почвенных горизонтов.

Экологическая зона 1

Отсутствие влияния поликомпонентного фитоценоза на почвенно-грунтовые условия прилегающей территории прежде всего объясняется затопляемым характером почв.

Рис.50. Динамика изменения влажности почвенных горизонтов.

Экологическая зона 2

Рис.51. Динамика изменения плотности почвенных горизонтов.

Экологическая зона 2

Рис.52. Динамика изменения запаса влаги почвенных горизонтов.

Экологическая зона 2

В данных условиях происходит повторное засоление легкорастворимыми солями, уплотнение почвенного профиля, активный вынос гумуса и т.д. В то же время отсутствие недостатка почвенной влаги на фоне благоприятных климатических условий создают благоприятные условия для создания адаптивных многокомпонентных фитоценозов в условиях дельтового внетризонального ландшафтного района (рис. 53).

Рис. 53. Созданный фитоценоз в условиях дельтового внутризонального ландшафтного район (космоснимок)

6. Технология возделывания растений вводимых в состав адаптивных фитоценозов

Технологический процесс возделывания полукустарничковых растений вводимых в состав адаптивных фитоценозов предусматривает поточное выполнение комплекса работ в определенные сроки с соблюдением агротехнических требований на каждом этапе, обеспечивающих получение стабильности данного ценоза.

Разработаны технологические карты возделывания растений при выращивании в составе адаптивного многокомпонентного фитоценоза

Разработка моделей адаптивных многокомпонентных  фитоценозов для Северного Прикаспия. Экспериментально обоснована и практически доказана экономическая и экологическая эффективность создания адаптивных фитоценозов состоящий  из растений относящихся к различным жизненным формам при следующем их соотношении:

Модель 1: полукустарники – 50-60%, травы – 30-40%;

Модель 2: кустарники – 10-15%, полукустарники – 60%, травы – 25%;

Модель 3: деревья – 10%, кустарники – 15%, полукустарники – 45%, травы – 30%.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных иследований установленно, что:

  • Включение в состав растений принадлежащих различным жизненным формам и типов адаптивной стратегии позволяет реализовать возможности биогоризонтов, проявляющееся в использовании растительными ресурсами природных условий и позволяющее решать проблемы коренного улучшения экологической ситуации в условиях Северного Прикаспия .
  • Флористический состав древесно-кустарниковых растений естественных и техногенных территорий региона исследования представлен 161 видом, входящим в состав 79 родов и 37 семейств. Анализ семейственных спектров установил преобладание во флоре (57%) семейств, представленных одним или несколькими видами. Спектр семейств флоры, древесно-кустарниковой растительности, позволил выделить наиболее крупные семейства содержащих 54,7% всей флоры: Rosaceae (40 видов), Salicaceae (13), Pinaceae (13), Oleaceae (10); Fabaceae (6) и Асегасеае (6). Агроэкологическая оценка состояния древесно-кустарниковой растительности произрастающих на техногенных территориях, позволила выделить доминантные виды, наиболее адаптированные для произрастания в данных экологческих условиях и составляющие 93,6% всех видов. В состав доминантных видов входят:  Ulmus pumila, Robinia pseudoacacia, Fraxinus excelsio., Acer ngundo, Populus nigra, Morus alba, Morus nigra, Ailantus altissima, Elaeagnus angistifolia.

На основе анализа флористического состава природных и антропогенных ландшафтов, а также многолетней интродукционной работы, выделены наиболее адаптированные виды и сорта древесно-кустарниковой и травянистой (однолетней и многолетней) растительности, включение, которых, в состав поликомпонентного фитоценоза, способствует их стабильности и улучшению экологической ситуации в регионе: Кохия простертая - Coсhia prostrate (L.) Schrad; Полынь белая - Artemisia lerchiana Web.; Полынь черная - Artemisia pauciflora Web.; Житняк гребневидный - Agropyron pectiniforme Roem. et Schult., сорт Викрав; Пырей удлиненный - Elytrigia elongata (Host) Nevski, сорт Ставропольский 10, сорт Солончаковый; Кострец безостый - Bromopsis inermis (Leysser) Holub сорт Ставропольский 31.

В условиях Западно и Восточно ильменно-бугрового ландшафтного районов, при нормализации водного обмена почвы целесообразно вводить в состав фитоценозов: Ulmus pumila L., Elaeagnus angustifolia L., Populus nigra L. В условиях дельтового внутризонального ландшафтного района: Elaeagnus angustifolia L., Populus nigra L., Salex alba L.

  • Анализ биометрических, физиологических и биохимических показателей позволил охарактеризовать адаптационный потенциал у изучаемых видов и экотипов древесно-кустарниковой и травянистой растительности Северного Прикаспия. Определено, что характер протекания физиологических и биохимических процессов оказывают влияние фазы вегетационного периода, условия окружающей среды и степень развития растения.

У исследуемых видов выявлено наличие особенностей ряда физиологических показателей (оводненности тканей, водоудерживающей способности, интенсивности транспирации, фракционного состава воды в тканях) характеризующие их адаптационные способности при произрастании в многовидовых фитоценозах в условиях Северного Прикаспия.

  • Экспериментальным путем установлено влияние древесно-кустарниковой и травянистой растительности (однолетней и многолетней) на комплекс агрофизических, агрохимических свойств почвы. Наблюдается пространственное изменение плотности почвенных горизонтов в сторону уменьшения и увеличение влажности по всей глубине почвенного профиля не только в фитоценозе, но также и на прилегающей к нему территории.

В условиях 1 экологической зоны Восточно и Западно ильменно бугрового ландшафтного районов в поверхностных горизонтах прилегающих к фитоценозам территории плотность почвенного горизонта варьировала во времени в пределах 0,1 г/см3(от 1,30 г/см3  в 1999 г. до 1,20 г/см3 в 2007 г). В глубинных слоях (более 1 м) размах варьирования, также, составлял 0,1 г/см3 (от 1,5 г/см3 в 1999 г. до 1,4 г/см3 в 2007 г). Максимальные показатели улучшения почвенно-грунтовых условий наблюдались при включении в состав фитоценоза многолетних злаковых культур.

Для улучшения почвенно-грунтовых условий в течении короткого промежутка времени целесообразно высеивать смесь однолетних бобовых растений: Донник белый - Melilotus albus Medic.; Клевер персидский - Trifolium resupinatum L., сорт Вахшский 3.; Клевер александрийский - Trifolium alexandrinum L., сорт  Вахшский 1; Вика яровая - Vicia sativa L., Таджикская 60; Пажитник пряморогий - Trigonella orthoceras Kar. et Kir. Сроки посева предпочтительны – вторая половина лета и осень.

  • Наиболее эффективным приемом создания фитоценоза на основе полукустарничковой и многолетней травянистой растительности, является дискование в один след тяжелыми дисковыми боронами с осенней посадкой однолетними и многолетними побегами полыни белой и черной, с одновременным подсевом в междурядье многолетних злаковых растений.

Наблюдения за ростом и развитием посадок показал влияние способов подготовки почвы на ростовую активность древесно-кустарниковой растительности. Наиболее эффективным приемом подготовки почвы в условиях Западно и Восточно ильменно-бугрового ландшафтного районов является двух отвальная вспашка на глубину 30-35 см с последующим культивированием БДТ. В условиях дельтового внутризонального ландшафтного района – ручное изготовление посадочных ям.

  • Экспериментально обоснована и практически доказана экономическая и экологическая эффективность создания адаптивных фитоценозов состоящих  из растений относящихся к различным жизненным формам при следующем их соотношении:

Модель 1: полукустарники – 50-60%, травы – 30-40%;

Модель 2: кустарники – 10-15%, полукустарники – 60%, травы – 25%;

Модель 3: деревья – 10%, кустарники – 15%, полукустарники – 45%, травы – 30%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

  1. При формировании экологически адаптированных, высокопродуктивных поликомпонентных агрофитоценозов в условиях Северного Прикаспия рекомендуется использовать различные виды и жизненные формы растений. В условиях бурых почв Восточной и Западной ильменно-бугрового ландшафтных районов в состав поликомпонентного фитоценоза целесообразно включать следующие виды растений.

Древесные растения:

Вяз мелколистный -Ulmus pumila L.;

Тополь черный – Populus nigra L.

Кустарниковые растения:

Лох узколистный - Elaeagnus angustifolia.

Полукустарничковые растения:

Кохия простертая - Coсhia prostrate (L.) Schrad;

Полынь белая - Artemisia lerchiana Web.;

Полынь черная - Artemisia pauciflora Web.

Многолетние травянистые растения:

Житняк гребневидный - Agropyron pectiniforme Roem. et Schult., сорт Викрав;

Пырей удлиненный - Elytrigia elongata (Host) Nevski, сорт Ставропольский 10.

В целях улучшения почвенно-грунтовых условий, в течение короткого промежутка времени, целесообразно введение в состав поликомпонентного фитоценоза однолетних травянистых растений из семейства Fabaceae:

Донник белый - Melilotus albus Medic.;

Клевер персидский - Trifolium resupinatum L. сорт Вахшский 3;

Клевер александрийский - Trifolium alexandrinum L. сорт  Вахшский 1;

Вика яровая - Vicia sativa L. сорт Таджикская 60;

Пажитник пряморогий - Trigonella orthoceras Kar. et Kir.

В условиях высокого содержания в почве легко-растворимых солей хорошо зарекомендовали себя следующие виды растений:

Кустарниковые растения:

Лох узколистный - Elaeagnus angustifolia.

Полукустарничковые растения:

Кохия простертая - Cohia prostrate (L.) Schrad;

Полынь белая - Artemisia lerchiana Web.;

Полынь черная - Artemisia pauciflora Web.

Многолетние травянистые растения:

Пырей удлиненный - Elytrigia elongata (Host) Nevski, сорт Солончаковый.

В условиях Дельтового внутризонального ландшафтного района формирование поликомпонентного фитоценоза следует осуществлять следующими видами.

Древесные растения:

Тополь черный – Populus nigra L.

Ива белая – Salix alba L.

Кустарниковые растения:

Лох узколистный - Elaeagnus angustifolia.

Многолетние травянистые растения

Житняк гребневидный - Agropyron pectiniforme Roem. et Schult., сорт Викрав;

Пырей удлиненный - Elytrigia elongata (Host) Nevski, сорт Ставропольский 10 и сорт Солончаковый;

Кострец безостый - Bromopsis inermis (Leysser) Holub., сорт Ставропольский 31.

  1. Древесно-кустарниковые растения в зависимости от рельефа территории  следует высаживать выровненными однолетними саженцами в однорядные или двурядные полосы. Посадку целесообразно проводить в осенние сроки. С учетом экономической эффективности необходимо расстояние между растениями в рядах сократить до 1,0-1,5 м. Расстояние в междурядье – 3,5-4,0 м.

В условиях дельтового внутризонального ландшафтного района посадку саженцев возможно проводить в следующие сроки: осенние, весенние и ранне-летние совпадаемые с периодом половодья. Посадку древесно-кустарниковых растений следует проводить выровненными однолетними саженцами. В случае возможной потравы крупно-рогатым скотом, а также в местах  понижений, посадку тополя черного следует проводить крупномерными саженцами (1,8-2,0 м).  В случае отсутсвия полноценного посадочного материала ивы белой посадку можно осуществлять крупными фрагментами выровненных побегов - «ивовый кол» (L=1,5-2,0 м). при этом посадку осуществляют по «большой воде» во время паводка.

  1. В междурядьях, а так же на прилегающих территориях следует высаживать многолетние полукустарнички представители родов Artemisia и Koсhia, травянистые растения сем. Poaceae, а также однолетние растения семейства Fabaceae. Посадку полукустарничков осуществляют однолетними и многолетними побегами полученными из отобранных природных форм методом экологической селекции. Посев многолетней и однолетней  растительности осуществляется семенным материалом полученным из семеноводческих хозяйств.
  2. При создании поликомпонентных фитоценозов производить отбор древесно-кустарниковой растительности с учетом физиологических признаков, существенно влияющих на устойчивость растений. Следует обратить внимание на виды со стабильной динамикой оводнености тканей, с меньшей депрессией интенсивности транспирации листьев в условиях дифицита почвенной влаги, с высокой водоудерживающей способностью в критический период обеспечения влагой растений. С высокой устойчивостью ростовых и синтетических процессов к недостатку влаги. С высокой ростовой активностью в благоприятные по водообеспеченности годы и более высокой устойчивостью – в неблагоприятные годы.
  3. Для повышения почвенного плодородия перед посевом многолетних злаковых культур рекомендуется высеивать скороспелые сорта однолетних бобовых культур: клевер александрийский сорт  Вахшский 1, вика яровая сорт Таджикская 60, клевер персидский сорт Вахшский 3.
  4. В междурядьях посев однолетних бобовых культур осуществляется в первый год создания поликомпонентного фитоценоза, а многолетних злаковых культур - в последующие годы.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии и сборники

  1. Пучков М.Ю., Усов А.А. Агроэкологические и природоохранные основы улучшения лесорастительного состояния и благоустройства населенных пунктов Северного Прикаспия: монография. Астрахань: Изд-во: ООО «ЦНТЭП», 2006, 108 с. ISBN 5-89388-070-6.
  2. Современные проблемы экологии и экологической безопасности юга России /Составление и редакция Пучков М.Ю., Локтионова Е.Г. Астрахань: Изд-во: ООО «ЦНТЭП», 2006, 138 с. ISBN 5-89388-076-5
  3. Пучков М.Ю., Григоренкова Е.Н., Резк М.Е.Э.С. Эколого-биологические особенности повышения продуктивности агрофитоценозов на Нижней Волге: монография. Махачкала: ИП Овчинников, 2009, - 104 с.

Статьи в ведущих рецензируемых журналах рекомендованных ВАК РФ для защиты докторских диссертаций

  1. Пучков, М.Ю. Агроэкологические проблемы создания фитоценозов в дельте реки Волга /Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ Вестник Московского государственного областного университета. – М.: Изд-во МГОУ, - 2005. – с.171-175. ISBN 5-7017-0665-6.
  2. Пучков, М.Ю. Изучение особенностей почвенного покрова малолесопригодных территорий Астраханской области /Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ Экологические системы и приборы // М., 2005. - №9. – С.18-19.
  3. Пучков, М.Ю. Возможности проведения лесомелиоративных работ в условиях Северного Прикаспия /Пучков М.Ю./ Научная мысль Кавказа. 2005, №16, С.158-163.
  4. Пучков, М.Ю. Влияние загрязнения окружающей среды на состояние древесных насаждений / Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №1, С.73-80.
  5. Пучков, М.Ю. Влияние фотосинтетической деятельности на качество урожая агроценоза / Пучков М.Ю., М.Е.Э.С. Резк/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №1, С.105-109.
  6. Пучков, М.Ю. Агроэкологические проблемы Нижней Волги и Северного Прикаспия /Пучков М.Ю., В.В. Коринец, А.А. Усов/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №1, С.117-121.
  7. Пучков, М.Ю. Эколого-биологические особенности и хозяйственная ценность представителей рода Artemisia в условиях Северо-западного Прикаспия /Пучков М.Ю., М.М. Оконов, Е.А. Джиргалова/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №1, С.121-123.
  8. Пучков, М.Ю. Изучение некоторых параметров водного баланса растений лесонасаждений в условиях Северного Прикаспия /Пучков М.Ю./ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №1.
  9. Пучков, М.Ю. Создание лесоаграрных экосистем и повышение плодородия почв /Пучков М.Ю., Е.Н. Григоренкова, Т.Ф. Курочкина/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №2, С.141-145. ISBN 5-7017-0928-0.
  10. Пучков, М.Ю. Изучение влияния агрофитоценозов на биологическую активность почвы /Пучков М.Ю., Е.Н. Григоренкова, Т.Ф. Курочкина/ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Химия и Экология, М.: Изд-во МГОУ 2006, №2, с.133-137. ISBN 5-7017-0928-0.
  11. Пучков, М.Ю. История защитного лесоразведения в Астраханской области / Пучков М.Ю., Мизимов С.А., Шпилько А.А. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2006,  с.82-88. ISBN 978-5-7017-0987-2
  12. Пучков, М.Ю. Особенности создания поликомпонентных фитоценозов в условиях орошаемого земледелия / Григоренкова Е.Н., Пучков М.Ю. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2006,  с.88-92. ISBN 978-5-7017-0987-2
  13. Пучков, М.Ю. Изучение агро-экологических свойств некоторых почв Северного Прикаспия / Пучков М.Ю., Струков В.М. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2006,  с.92-95. ISBN 978-5-7017-0987-2
  14. Пучков, М.Ю. Изучение влияния водоудерживающей способности растений на продуктивность фитоценозов / Пучков М.Ю., Мизимов С.А., Шпилько А.А. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2006,  с.120-125. ISBN 978-5-7017-0987-2
  15. Пучков, М.Ю. Изучение особенностей взаимодействия растений и факторов внешней среды /Пучков М.Ю., Струкова М.М.,  Резаков М./ Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2007,  с.157-160. ISBN
  16. Пучков, М.Ю. Эколого-депрессивное районирование и эффективность проведения биоиндикационных исследований / Пучков М.Ю., Новиков А.В., Чуйков Ю.С., Рыжакова Е.М. Бондарева Н / Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки, М.: Изд-во МГОУ 2007,  с.139-142
  17. Пучков, М.Ю, Влияние однолетних бобовых культур на агрегатный состав почв /Пучков М.Ю Зволинский В.П., Григоренкова Е.Н./ Юг России: экология, развитие. - № 4, 2008. – с.144-147
  18. Пучков, М.Ю. Изучение агро-экологических свойств некоторых почв Северного Прикаспия /Пучков М.Ю. Пучков М.Ю., Струков В.М., Хлебцова Е.Б/ Юг России: экология, развитие. - № 1, 2009. – с.101-105

Статьи в  рецензируемых журналах

  1. Пучков, М.Ю. Видовой состав древесно-кустарниковой растительности города Астрахани /М.Ю. Пучков/ Матер. итог. науч. конф. препод. и сотр. АГПИ. Астрахань 1997г.
  2. Пучков, М.Ю. Хвойные в искусственых насаждения г. Астрахани /М.Ю. Пучков/ Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия: Материалы III Всероссийской научной конференции. 4-6  октября, 2000 года. – Астрахань: Изд-во АГПУ, 2000. –  С. 237-239.
  3. Пучков, М.Ю. К вопросу оценки территориального равновесия Астраханского производственного комплекса /М.Ю. Пучков, Р.В. Кондрашин/ / Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия: Материалы III Всероссийской научной конференции. 4-6  октября, 2000 года. – Астрахань: Изд-во АГПУ, 2000. –  С. 241-245.
  4. Пучков, М.Ю. Изучение экологического состояния древесных насаждений /М.Ю. Пучков, Е.В. Зарщикова/ Мат. науч. конф. АГУ 29 апр. 2003. Биология. 2003. – с. 79
  5. Пучков, М.Ю. Проблемы городского зеленого строительства в условиях аридного климата /М.Ю. Пучков, Е.В. Зарщикова/ Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: Материалы VII Всероссийской научной конференции. 13-14 октября, 2004 года. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2004. –  С. 122-123.
  6. Пучков, М.Ю. Эколого-экспериментальные основы создания экологически обоснованных фитоценозов в условиях аридного климата /М.Ю. Пучков/ Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: Материалы VII Всероссийской научной конференции. 13-14 октября, 2004 года. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2004. –  С. 134-135.
  7. Пучков, М.Ю. Использование почв малолесопригодных территорий /Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ III международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» / Ассоциация прикаспийских государств. Выпуск 2. - Элиста: Изд-во КалмГУ,  2005. ISBN 5-230-20223-8.
  8. Пучков, М.Ю. Изучение влияния качественного состава выбросов промышленного предприятия на растительность /Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ III международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» / Ассоциация прикаспийских государств. Выпуск 2 Элиста: Изд-во КалмГУ,  2005 ISBN 5-230-20223-8.
  9. Пучков, М.Ю. Необходимость проведения лесомелиоративных работ пустынных и полупустынных ландшафтов / Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский / Материалы Международной научно-практической конференции» Состояние экосистем Прикаспийского региона: проблемы и перспективы» 14-15 октября 2005 года / Атырау: центр нов. инф. техн. АГУ, 2005, С. 29-31. ISBN 9965-635-99-4.
  10. Пучков, М.Ю. Экологические проблемы создания зеленых насаждений в крупных промышленных центрах юга России / М.Ю. Пучков, Е.В. Зарщикова/ III международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» /Ассоциация прикаспийских государств. Выпуск 2 Элиста: Изд-во КалмГУ,  2005. – С.179-182.  ISBN 5-230-20223-8
  11. Пучков, М.Ю. Экологические проблемы создания ленточных лесов в условиях дельты реки Волги / Пучков М.Ю., А.А. Усов, А.В. Сикорский/ Материалы Международной научно-практической конференции» Состояние экосистем Прикаспийского региона: проблемы и перспективы» 14-15 октября 2005 года / Атырау: центр нов. инф. техн. АГУ, 2005, С. 33-35. ISBN 9965-635-99-4.
  12. Пучков, М.Ю. К вопросу о возможности повышения агроресурсного потенциала малолесных территорий Астраханской области /Пучков М.Ю., В.В. Коринец/ Актуальные проблемы развития АПК: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию Победы в Великой Отечественной войне / ВГСХА, Волгоград, 2005. 58-64 с. ISBN 5-85536-250-7.
  13. Пучков, М.Ю. Агроэкологическое обоснование проведения лесомелиоративных работ на Нижней Волге /Пучков М.Ю., В.В. Коринец/ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 73-78 С.. ISBN 5-88289-305-4.
  14. Пучков, М.Ю. Защитное лесоразведение в Северном Прикаспии /Пучков М.Ю./ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 78-86 С.. ISBN 5-88289-305-4.
  15. Пучков, М.Ю. Особенности создания экологически адаптивных фитоценозов на малопригодных почвах дельты реки Волги /Пучков М.Ю., А.А. Усов, В.П. Зволинский/ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 99-103 С.. ISBN 5-88289-305-4.
  16. Пучков, М.Ю. К методике определения воздействия промышленных предприятий на растительность /Пучков М.Ю., А.В. Сикорский/ Современные проблемы экологии и экологической безопасности юга России / Сост. и ред. М.Ю. Пучков, Е.Г. Локтионова – Астрахань: Изд-во: ООО «ЦНТЭП», 2006, С. 38-40.
  17. Пучков, М.Ю. Необходимость проведения лесомелиоративных работ полупустынных и пустынных ландшафтов /Пучков М.Ю./ Современные проблемы экологии и экологической безопасности юга России / Сост. и ред. М.Ю. Пучков, Е.Г. Локтионова – Астрахань: Изд-во: ООО «ЦНТЭП», 2006, С.49-51.
  18. Пучков, М.Ю. Эколого-биологические особенности и хозяйственная ценность представителей рода Artemisia в условиях Северо-западного Прикаспия /Пучков М.Ю., М.М. Оконов, Е.А. Джиргалова/ Современные проблемы экологии и экологической безопасности юга России / Сост. и ред. М.Ю. Пучков, Е.Г. Локтионова – Астрахань: Изд-во: ООО «ЦНТЭП», 2006, С.52-56.
  19. Пучков, М.Ю. Фотосинтетичекая деятельность и качество урожая агроценозов /Пучков М.Ю., М.Е.Э.С. Резк/ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 131-135 С.. ISBN 5-88289-305-4.
  20. Пучков, М.Ю. Эколого-биологические особенности роста и развития сидерационных культур /Григоренкова Е.Н., М.Е.Э.С. Резк, М.Ю. Пучков/ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 293-302 С.. ISBN 5-88289-305-4.
  21. Пучков, М.Ю. Теоретические основы экологического подхода к изучению и оценке сидерационных культур /Григоренкова Е.Н., М.Е.Э.С. Резк, М.Ю. Пучков/ Природопользование в аграрных регионах России // Составление и редакция: А.А.Жилкин, К.А.Маркелов, В.П.Зволинский и др. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2006, - 350-361 С.. ISBN 5-88289-305-4.

Методические рекомендации

  1. Пучков, М.Ю., Котляр Е.Г., Чуйков Ю.С., Алтуфьев Ю.В. Изучение химического загрязнения почв: Методическое пособие. Под общ. Ред. Ю.С.Чуйкова. Изд-во НЦЭО. Астрахань, 2003. – 76 с.
  2. Пучков М.Ю., Угрюмов Д.Г., Сандаков Н.Д., Усов А.А. Правила благоустройства и контроля за их соблюдением в населенных пунктах Астраханской области (методические рекомендации). Астрахань: Изд-во: «Тип «Полиграф-Сервис», 2005, 34 с.
  3. Пучков М.Ю., Чуйков Ю.С., Локтионова Е.Г., Ларцева О.В. Изучение химического и биологического загрязнения вод (Методическое  пособие). Астрахань: Изд-во НЦЭО, 2006, 124 с.
  4. Экологическая токсикология: Учебное пособие /Пучков М.Ю., Локтионова Е.Г., Бармин А.Н., Пучков М.Ю., Иолин М.М., Байраков И.А., Автаева Т.А., Мантаев Х.З., Гакаев Р.А./ Назрань: Пилигрим, 2007. – 210с. ISBN978-5-98993-031-9





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.