Особенности химического состава растительных остатков степных сообществ Юго-Восточного Забайкалья

Степи Юго-Восточного Забайкалья играют исключительно важную роль в жизни и хозяйственной деятельности жителей Забайкалья, ценность которых определяется, прежде всего, их химическим составом. В результате сильного влияния антропогенной нагрузки на степные растительные сообщества происходит нарушение их структуры и, как следствие, изменение химического состава. Поэтому исследование особенностей химического состава степных экосистем является актуальным в связи с необходимостью сохранения и рационального их использования.

Основной целью нашей работы было исследование химического состава растительных остатков степных фитоценозов Юго-Восточного Забайкалья.

Объект и методы исследования

Для исследования химического состава растительных остатков использовали надземные части травянистых растений наиболее распространенных в Юго-Восточном Забайкалье степных фитоценозов: ковыльно-типчаково-пятилистниковое, нителистниково-разнотравное и сведорожконосное. Сбор растительного материала проводился в 2002-2004 гг. на территории Агинского Бурятского автономного округа.

Химический анализ включал определение органического вещества и элементного состава растительного опада. Целлюлозу определяли по модифицированному методу Кюршнера-Хафера, лигнин – по методу Классона [1], жиры и водорастворимые вещества методом экстракции [2, 3]. Содержание протеина рассчитывали по общему азоту умножением на коэффициент 6,25 [4].

Определение минеральных веществ в растительных остатках проводилось с использованием атомно-абсорбционного метода. Для подготовки проб растительных образцов использовали способ сухой минерализации. Определение содержания Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Cr, Cd в полученных ми- нерализатах осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре SOLAAR M6; N, P – колориметрическим методом; Na, К – определяли методом пламенной фотометрии (пламенном фотометре ПФ-1) [1].

Результаты исследования

Проведенные исследования органических веществ растительных остатков исследуемых фитоценозов показали высокое содержание целлюлозо-лигнинного комплекса. Содержание целлюлозы и лигнина в растительных образцах составило 23,30-26,90% и 23,84-34,28% соответственно (табл. 1). Большое содержание лигниноподобных веществ и целлюлозы отмечено в растительных остатках ко-выльно-типчаково-пятилистникового сообщества. Высокую лигнифицированность степных растений некоторые авторы [5] рассматривают как приспособительную реакцию их к неблагоприятным криоа-ридным условиям резко-континентального климата Юго-Восточного Забайкалья.

Таблица 1

Органические вещества растительного опада степных сообществ Юго-Восточного Забайкалья (в % от сухого вещества)

Одной из важнейших характеристик фитоценозов является содержание в них белка. Содержание протеинов в растительных остатках исследуемых сообществ составило 8,81-13,19%. Больше всего протеинов обнаружено в растительных остатках сведорожконосного сообщества (10,81-13,19%). Содержание липидов и водорастворимых органических веществ в растительных образцах колеблется от 1,02 до 2,90% и от 20,29 до 28,84% соответственно. Большое значение для характеристики степных растений также имеет их качественный и количественный элементный состав (табл. 2, 3). Элементный химический состав определяется генетически закрепленными потребностями растений. Однако часто растения сталкиваются с дефицитом или избытком тех или иных химических элементов. Недостаток или избыток жизненно важных химических элементов в растениях Юго-Восточного Забайкалья является причинами встречаемости целого комплекса эндемических заболеваний человека и животных. К ним относятся: эндемический зоб, беломышечная болезнь, акобальтоз, анемия, уровская болезнь, молибденоз.

Макро- и микроэлементы в зависимости от их концентрации в исследуемых растительных остатках можно расположить следующим образом: ковыльно-типчаково-пятилистниковое N > K > Ca > Mg > P > Na > Fe > Mn > Zn > Cu > Co > Cr > Cd; нителистниково-разнотравное N > K > Ca > Mg > P > Fe > Na > Mn > Zn > Cu > Cr > Co > Cd; сведорожконосное N > Ca > K > Mg > P > Na > Fe > Mn > Zn > Cu > Cr > Co > Cd. Различия в содержании элементов в растениях исследуемых фитоценозов проявляются достаточно ярко и связаны прежде всего с разницей ботанического состава (прежде всего доминантных и содоминантных видов), который в свою очередь зависит от экологических условий произрастания. Однако, несмотря на различные расположения элементов в рядах, химический состав растительных образцов характеризуются определенной общностью. Основными макроэлементами-доминантами, накапливающимися в растительных остатках, являются азот, кальций и фосфор. Общие запасы азота в надземной части растений составляют 1,3-3,65, фосфора – 0,1-0,4% и кальция – 0,33–1,38%. Остальные элементы накапливаются в значительно меньших количествах.

Большой интерес представляет исследование микроэлементов – цинка, меди, кобальта, хрома и кадмия. Исходя из современных норм обеспеченности кормовых растений жизненно необходимыми микроэлементами, можно отметить недостаточную обеспеченность исследуемых образцов медью, цинком и высокую – хромом.

Таблица 2

Содержание макроэлементов в изученных сообществах, %

Таблица 3

Содержание микроэлементов в изученных сообществах, мг/кг

Сведорожконосное сообщество, произрастающее на солончаках хлоридно-натриевого засоления, имеет более высокое по сравнению с другими сообществами содержание азота (2,38%), калия (0,84%) фосфора (0,23%), магния (0,43%), железа (0,08), цинка (32,4%) и меди (7,64%). Особенно высоки концентрации Nа (0,19%). Растительные остатки Suaeda corniculata, , доминирующие в данном сообществе, избирательно концентрируя определенные элементы, в том числе и натрий, приспособились к жизни в сильно засоленной среде, которая в то же время оказывается неблагоприятной для других видов растений.

Таким образом, изученные степные фитоценозы соответственно своим ботаническим показателям имеют относительно хорошую кормовую ценность по биохимическим показателям: по содержанию протеина, жира, клетчатки. С целью профилактики эндемических заболеваний, связанных с дефицитом микроэлементов (цинка, меди), необходима оптимизация их содержания путем обогащения ими кормовых и пищевых растений.

Работа выполнена при поддержке гранта МО РФ РНП 2.1.1/2165 и НОЦ « Байкал ».