Оценка жизненности ценопопуляции Koeleria cristata (L.) Pers. в разнотравно-злаковом лугу при внесении минеральных и органических удобрений

Вопросами изучения популяционной биологии луговых растений в условиях Якутии начали заниматься с 2001 г. в Институте северного луговодства АН РС (Я). Изучение популяций растений весьма важно для современной науки о растительности, так как в свойствах популяций проявляются генетический потенциал устойчивости, изменчивости вида в конкретном местообитании и влияния на него биотических, антропогенных факторов [1]. Проблемы улучшения естественного травостоя луговых растений могут решаться на основе познания биологии, экологии и, особенно важно, жизненности (виталитета) цено-популяции. В природных условиях каждый вид представлен собранием индивидуумов неодинаковой жизнеспособности. Поэтому жизненность ценопопуляций являются одной из важнейших в биологическом отношении популяционных характеристик.

В ценопопуляционных исследованиях анализ жизненного состава ценопопуляций имеет широкие перспективы. Такой подход к составу популяций имеет целый ряд преимуществ:

• а)    он опирается на деформации виталитета особей, которые являются первичными по отношению к изменениям возраста или генотипа растений;

• б)    в наибольшей степени пригоден для изучения роли эколого-ценотических факторов в жизни ценопопуляций, так как виталитет особей при сменах эколого-ценотического режима изменяется в первую очередь;

• в)    позволяет исследовать состав ценопо-пуляций независимо от их разно- или одно-

• Устинова Васена Васильевна, младший научный сотрудник лаборатории биологии луговых растений. Email: Vasyona_8@mail.ru

возрастности [2]. В современных условиях для улучшения природных кормовых угодий актуальное значение приобретает использование возобновляемых ресурсов.

Цель работы: изучение влияния оптимальных доз органических удобрений как в чистом виде, так в сочетании с разработанными дозами минеральных удобрений на жизненное состояние доминирующих видов естественных лугов в условиях мерзлотных пойменных почв.

На основании выполненных работ дана оценка состояния ценопопуляций и возможности их восстановления. Научные исследования проводились в 2005-2008 гг. на естественном лугу стационара «Мархинский» Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, расположенном в 13 км от г. Якутска на надпойменной террасе р. Лена.

Объектом изучения является Koeleria cristata (L.) Pers. – типичный плотнодерновин-ный степной злак, доминант.

Почвы опытного участка относятся к мерзлотным пойменным слоистым, преимущественно легким по механическому составу с содержанием гумуса 3,9%, подвижного фосфора – 58 мг/кг, обменного калия 23 мг/кг в слое 0-30 см. Тип засоления почв – хлоридно-сульфатный.

При описании растительности в 2005 г. исходный травостой естественного разнотравно-злакового луга перед внесением удобрений состоял из дикорастущих злаков до 47,4% (Elytrigia repens (L.) Nevski, Poa stepposa (Kryl.) Roshev., Koeleria cristata (L.) Pers., Agrostis trinii Turcz., Aneurolepidium pseudo-agropyrum (Trin.) Nevski) , из разнотравья до 52,6% (Artemisia commutt Bess., Anemone syl-vestris L., Galium verum L., Senesio jacobaea L.,

Linum komarovii Juz., Plantago media L., Linaria acutiloba Fisch., Heteropappus tatari-cus., Dianthus versicolor Fisch. Ex Link) , осоковые и бобовые отсутствовали. Разнотравнозлаковый луг использовался хозяйствами как сенокос со средней урожайностью до 4-10 ц/га сена.

Схема опыта:

1. Контроль (без удобрений) – естественный луг 2. Перегной 20 т/га в год закладки

• 3.    Перегной (20 т/га) в год закладки + NPK (60) ежегодно

• 4.    NPK (60) ежегодно

• 5.    NPK (30) ежегодно

  Удобрения вносились согласно схеме опыта. В составе перегноя содержалось азота 0,87%, фосфора 0,48%, и калия 0,59%. При внесении 20 т/га перегноя поступило в мерзлотную пойменную почву N – 174 кг, P 2 О 5 – 96 кг, K 2 О – 118 кг. Перегной вносили весной один раз в 4 года с нормой 20 т/га боронованием до полного втирания в почву. В качестве азотного минерального удобрения использовали мочевину, фосфорного – двойной гранулированный суперфосфат, калийного – калий хлористый. Ботанический состав травостоя изучали методом весового анализа средних проб по вариантам опыта, отобранные с четырех повторностей, согласно «Методике опытов на сенокосах и пастбищах» [3]. Жизненность ценопопуляции доминирующего вида изучали по методикам Ю.А. Злобина [2], А.Р. Ишбирдина и М.М. Ишмуратовой [4]. Первичный материал обрабатывали вариационностатистическими методами (пакет программ STATISTIKA 0.7). Метеорологические условия вегетационных периодов 2005-2008 гг. приведены по данным Якутской агрометеостанции.

5 5

ср.   2005 2006 2007 2008

мнг.

Рис. 1. Метеорологические условия в годы проведения исследований

t сумма осадков

Температурный режим был близок среднемноголетним значениям. По увлажненности годы исследований существенно различались между собой. Наиболее увлажненным был 2006 г. (ГТК 1,2), крайне засушливым – 2008

г. (ГТК 0,6), что значительно повлияло на продуктивность лугов (рис. 1).

Исследования по жизненности ЦП Koel-eria cristata в разнотравно-злаковом лугу в условиях Центральной Якутии показали, что на внесение минеральных и органических удобрений ЦП Koeleria cristata реагируют положительно (рис. 1). Для изучения исследованы 150 особей данного вида. Для определения оценки состояния степени жизненности ЦП Koeleria cristata использовали индексы виталитетного класса. Ранжированный по индексу ряд особей разбит на 3 класса: а (высокий виталитет), в (средний) и c (низкий).

Оценка виталитетного типа ценопопуля-ций в разные годы наблюдений составлена нами с использованием критерия Q (2). Максимальное значение индекса у ЦП Koeleria cristata составляет 1,26, минимальное значение – 0,73, среднее значение индекса – 0,17. В результате ранжирования по индексу объем среднего класса для всей выборки составил: 34 а – 65 в – 51 с .

В контрольном варианте (без удобрений) отмечено только 2 класса виталитета, где преобладает класс с – 17 особей и класс в – 13 особей. При внесении перегной 20 т/га 1 раз в 4 года наблюдается появление класса а – до 5 особей по сравнению с контролем, при этом класс в сохранился на уровне 13 особей, а класс с наоборот сократился до 12 особей (рис. 2).

Рис. 2. Жизненность ЦП Koeleria cristata в условиях разнотравно-злакового луга при внесении удобрений

Удобрения:

• 1    – контроль – без удобрений; а – высший класс;

• 2    – перегной 20 т/га; в – средний класс;

• 3    – перегной 20 т/га+ N 60 P 60 K 60 ; с – низкий класс;

• 4    - N 60 P 60 K 60 ;

• 5    – N 30 P 30 K 30 ;

Реакция ЦП Koeleria cristata на внесение комплексного удобрения перегной 20 т/га + N 60 P 60 K 60 была положительной. Высший класс виталитета а увеличился до 10 особей, класс в сохранился на уровне контроля – 13 особей и класс с снизился до 7 особей. При внесении минерального удобрения в дозе N 60 P 60 K 60 увеличился объем класса а на 10 особей, по сравнению с контролем без удобрения. При таком режиме питания объем класса в снизился на 2 особи по сравнению с контролем. Аналогичная тенденция отмечена у класса с , где объем уменьшился на 8 особей.

Минеральные удобрения в дозе N 30 P 30 K 30 способствовали значительному сужению объема класса с до 6 особей, по сравнению с контролем. Другие дозы удобрений увеличили объем классов в и с на 15 и 9 особей. Безусловно, на рост и развитие ЦП Koel-eria cristata значительно влияют погодные условия вегетационного периода. Так, ЦП Koel-eria cristata в контроле без удобрения оценивается как депрессивная, за счет выпадения высшего класса а и Q=6,5 (табл. 1). Действие органического удобрения в дозе перегной 20 т/га в год закладки опыта не улучшило состояние ЦП Koeleria cristata Q=9.

Таблица 1. Характеристика виталитетного типа ЦП Koeleria cristata , в среднем за 2005-2008 гг.

Удобрения	Доля особей по классам виталитета			(a+в)/2 с	Q	Виталитетный тип ценопопу-ляции
	а	в	с
Контроль – без удобрения	-	13	17	0,38	6,5	депрессивная
Перегной 20 т/га в год закладки	5	13	12	0,75	9	депрессивная
Перегной 20 т/га в год закладки + N 60 P 60 K 60 ежегодно	10	13	7	1,64	11,5	процветающая
N 60 P 60 K 60 ежегодно	10	11	9	1,17	10,5	процветающая
N 30 P 30 K 30 ежегодно	9	15	6	2,00	12	процветающая

Оценка степени процветающего состояния ЦП Koeleria cristata отмечена при внесении комплексного удобрения (перегной 20 т/га + N 60 P 60 K 60 ) Q=11,5 и при применении минеральных удобрений в дозе N 60 P 60 K 60 Q=10,5 и N 30 P 30 K 30 Q=12. Koeleria cristata хорошо отзывается на улучшение режима питания.

Выводы: применение разных доз минеральных и органических удобрений способствует увеличению объема виталитета высшего класса а и уменьшению низшего класса с популяции Koeleria cristata , что свидетельствует об улучшении жизненности изучаемой популяции от состояния депрессивного к процветающему.