Регистрация / Вход
Прислать материал

РОЛЬ РАННЕВЕГЕТИРУЮЩИХ РАСТЕНИЙ В ПРОДУКТИВНОСТИ И КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВ ШИРОКОЛИСТВЕННОГО ЛЕСА

Сведения об участнике
ФИО
Миронова Анна Юрьевна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
РОЛЬ РАННЕВЕГЕТИРУЮЩИХ РАСТЕНИЙ В ПРОДУКТИВНОСТИ И КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВ ШИРОКОЛИСТВЕННОГО ЛЕСА
Резюме
Выявлены особенности изменения численности и биомассы эфемероидов и ранневегетирующих растений в течение весны и последующего вегетационного периода в разных экологических условиях. Видовой состав, динамика численности и биомассы зависит от эколого-фитоценотических и климатических условий весны. На основе агрохимического анализа доказана роль эфемероидов в перехвате некоторых макроэлементов (калия и фосфора), который способствует увеличению их содержания в почве за счет быстрого разложения надземных побегов растений в конце весеннего периода.
Ключевые слова
ранневегетирующие растения, динамика численности, фитомассы, широколиственные леса, агрохимический анализ почвы, продуктивность
Цели и задачи
Основной целью работы было оценить функциональную роль ранневегетирующих растений в структуре фитоценозов и биогеохимическом круговороте веществ в их экотопе. Для этого изучалось не только состояние и динамика популяций ранневегетирующих видов растений и их продуктивность в разных эколого-фитоценотических и климатических условиях за короткий весенний период, но и проводился агрохимический анализ почв в течение вегетационного периода.
Задачи:
1) Изучить особенности динамики синузий раннецветущих видов в течение весны и последующего вегетационного периода, на основе картирования с конца апреля до конца мая в разных эколого-фитоценотических условиях;
2) Создать электронную базу данных по видовой и популяционной структуре синузий раннецветущих видов за весенний период;
3) Выявить пространственную динамику разных раннецветущих видов на учётных площадках;
4) Провести агрохимический анализ почвы для определения содержания элементов питания на учётных площадках с весны по осень;
5) Определить динамику биомассы ранневегетирующих растений за вегетационный период на учётных площадках и дать оценку состояния их популяций в разных фитоценозах.
Введение

Значение раннецветущих растений в функционирование экосистемы широколиственного леса очень велико. Предположительно эфемероиды успевают перехватить большую часть питательных веществ в почве на свое развитие, способствуя их сохранению и обогащению почвы после быстрого разложения. 

Изучая чистую первичную продуктивность лесных сообществ редко учитывается скорость накопления фитомассы раннецветущих видов, что обусловлено их быстрой вегетацией. Поэтому исследования, посвещенные анализу динамики численности и фитомассы раннецветущих видов растений актуальны и своевременны, так как дают возможность определить роль эфемероидов в продуктивности лесных экосистем и их значение в биогеохимическом круговороте веществ фитоценозов.

 

Методы и материалы

В работе использовались общепринятые геоботанические и популяционные методы исследования, которые состояли в картирование участков (площадью 9 м²), определение численности, взвешивание влажной и сухой биомассы, определение онтогенетической структуры доминирующих видов трав (2013-2015 гг) в трехкратной последовательности – конец апреля, первая декада мая и конец вегетации раннецветущих видов растений – вторая декада мая. Также проводился статистический анализ – вычисление коэффициента Стьюдента по показателю биомассы и корреляционной зависимости биомассы и численности эфемеродов от климатических факторов. Для определения содержания элементов минерального питания (NH4, NO3, K2O, P2O5) в почве был проведён агрохимический анализ в начале и в конце вегетации раннецветущих видов, и осенью в конце вегетации всего фитоценоза (2015 г). Образцы отбирались с поверхностного слоя почвы по 100 г в трехкратной повторности с двух площадок (опушка липняка с дубом и прогал в липняке).

Описание и обсуждение результатов

Оценка видового состава в синузиях раннецветущих растений, анализ динамики их численности, биомассы и популяционных параметров проводился на основе многократного картирования учетных площадок в течение весеннего периода вегетации с 2013 по 2015 г. Такой подход с многократным изучением изменения численности и особенно биомассы давал возможность определить – как и с какой скоростью накапливается органическое вещество – чистая первичная продуктивность раннецветущих растениях. А далее выяснить насколько этот процесс зависит от условий апреля и мая в умеренно-континентальном климате в широколиственных фитоценозах Среднего Поволжья. 

Динамика численности и фитомассы эфемероидов отражает скорость накопления первичной чистой продукции в фитоценозах весной и зависит от типа фитоценоза и климатических особенностей весны. Так, ранняя и теплая весна, (например, в 2014 г.) приводит к массовому и быстрому развитию всех эфемероидов почти одновременно, способствуя быстрому повышению продуктивности фитоценозов в весенний безлистный период. Напротив, холодная и затяжная весна (например, в 2015 году) приводит к позднему развитию многих эфемероидов – ветренички, чистяка и гусиного лука, и только численность и биомасса хохлатки остается по годам практически неизменной.

Предполагается, что эфемероиды играют роль перехватчиков, необходимых питательных веществ для леса. Для это нами был предпринят агрохимический анализ почвы в начале и в конце их вегетации, а также в конце вегетации всего фитоценоза.

На основе выполненного агрохимического анализа можно сделать следующие выводы: из всех выявленных элементов наибольшее содержание в почве лесных сообществах достигается у K2O, которое отмечается в начале вегетации эфемероидов, что обусловлено разложением опада листьев твердолиственных пород деревьев (липы, вяза, дуба); содержание NH4 в начале вегетации эфемероидов больше, чем в конце их вегетации в 1,5 раза, что обусловлено дальнейшей аммонификацией органических остатков; содержание NO3 и особенно P2O5 в начале вегетации меньше, чем в конце вегетации эфемероидов. Это обусловлено добавочным опадом и разложением биомассы эфемероидов, добавляющих эти макроэлементы в почву; поздней осенью содержание NH4 и NO3 немного увеличивается, их поддержание в почве, по-видимому, обусловлено частичным распадом в конце сентября-октября летне-цветущих растений и более быстрым их разложением, чем листьев деревьев.

В целом можно сказать, что функциональная роль эфемероидов в структуре фитоценозов состоит в повышении продуктивности фитоценозов в холодных весенний период, когда превращение солнечной энергии в первичную чистую продукцию осуществляется только ими. А быстрое их развитие и разложение в течение весны способствует некоторому перехвату элементов минерального питания в почве для дальнейшего их использования летневегетирующими растениями.

Используемые источники
1) Березина Н.А., Афанасьева Н.Б. Экология растений. М.: Академия, 2009. – 400 c.
2) Смирнова О.В. Структура травяного покрова широколиственных лесов. М.: Наука, 1987. – 205 с.
3) Горышина Т.К. Экология травянистых растений лесной дубравы. Л.: Ленингр. ун-та, 1975. – 127 с.
4) Ипатов В.С. Летняя практика по геоботанике. Л.: ЛГУ, 1983. – 175 с.
Information about the project
Surname Name
Mironova Anna Yuryevna
Project title
A ROLE OF EARLY FLOWERING PLANT IS IN THE PRODUCTIVITY AND CIRCULATION OF SUBSTANCES IN BROADLEAF FOREST
Summary of the project
Features dynamics of population and biomass of ephemeroids and early-flowering plant species was detected in different ecological conditions. Species composition and dynamics of number and biomass depends on ecological and climatic conditions of spring. The role of ephemeroid species in the interception of certain macronutrients (potassium and phosphorus) was demonstrate based on agrochemical analysis.
Keywords
early-flowering plants, population dynamics, standing crops, deciduous forests, agrochemical analysis of the soil, productivity