Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Динамика почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги"

на правах рукописи

Свиридов Вячеслав Вячеславович

ДИНАМИКА ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЗАСОЛЕННЫХ МЕСТООБИТАНИЙ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ

Специальность 03.00.16 - Экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Астрахань - 2003

Работа выполнена на кафедре ботаники Астраханского государственного университета при поддержке грантов РФФИ №03-04-48246,03-04-63048.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент В.Н.Пилипенко

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Н.М. Алыков

доктор биологических наук,

ведущий научный сотрудник БИНа И.Н.Сафронова

Ведущая организация - Московский государственный университет

им. М.В.Ломоносова

Защита состоится 17 сентября 2003 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.009.02 вауд. № 17 агробиологического факультета Естественного института Астраханского государственного университета по адресу: 414000, Астрахань, пл. Шаумяна, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АГУ по адресу: 414000, Астрахань, пл. Шаумяна, 1

Автореферат разослан «17» августа 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. биол. наук, доцент

1312.0

Общая характеристика работы

Актуальность исследования

Изучение динамики растительных сообществ луговых солончаков дельты реки Волга приобрело в настоящее время не только теоретическое, ти но и практическое значение. В результате антропогенного воздействия на преобразование природной среды, под угрозой исчезновения оказались, как отдельные виды растений, так и растительные сообщества, и даже различные экосистемы в целом. Понятие «экосистема» трактуется Тенсли как «...целостная система, включающая не только комплекс организмов, но и комплекс физических факторов, формирующих то, что мы называем окружающей средой» (ТапБе1у,1935).

В Астраханской области луговые сообщества расположены преимущественно в пойме и дельте реки Волга. Существование травянистых луговых растительных сообществ в дельте Волги, а также флюктуационные и сукцессионные изменения растительности обязаны пойменному гидрологическому режиму.

Среди естественных кормовых угодий луга являются главным источником заготовки страховых кормов (сена) и важным резервом укрепления кормовой базы. Зарегулирование стока реки Волга привело к тому, что продуктивность угодий и качественный состав растительного покрова находятся в зависимости прежде всего от режима их затоплений во время половодий и от объема попуска воды в нижний бьеф Волгоградского водохранилища, построенного в 1958 году. До этого времени развитие растительности в дельте происходило на фоне уменьшения водного стока р. Волги и понижения уровня Каспийского моря.

Проблема оптимизации природопользования в регионе стала весьма актуальной после того, как в 1977 год)' был введен в эксплуатацию бодо-делитель, который вместе с каскадом волжских ГЭС искусственно регулирует в настоящее время сток Нижней Волги.

С 1978 года наблюдается увеличение водного стока реки Волга и повышение уровня Каспийского моря. Эти процессы прервали сложившиеся за этот период тенденции развития растительности. Зарегулирование стока внесло новые аспекты в процессы формирования растительности.

Растительные сообщества наиболее четко реагируют на водно-солевой фактор почв. Флора засоленных почв в течении длительного времени обогащалась за счет видов, адаптированных к повышенной минерализации почвенного раствора.

Народнохозяйственное значение естественных фитоценозов не ограничивается их ценностью как кормовых угодий для нужд животноводства. В дельте Волги распространены ценные виды лекарственных растений, например, солодка голая, служащая сырьем для пишрврй " фярмяпевтичр-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА 3 С.Петербург ¡-ас^

09 ькйл)

ской промышленности. Значительные площади заняты фитоценозами с доминированием тростника, где обитает большое количество птиц.

В настоящее время значительная часть луговой растительности представлена сообществами, формирующимися на засоленных гидроморфных почвах. Для рационального использования галофильной растительности дельты Волги необходимо знать современное состояние растительного покрова засоленных почв, характер связи растительных сообществ с условиями местообитания, эколого-динамические процессы, происходящие в них под влиянием различных факторов.

Цель и задачи исследования

Основная цель настоящей работы заключалась в изучении динамики почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги, выявление экологических особенностей, которые вызывают изменение состава и продуктивности этих сообществ в условиях зарегулированного стока.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить видовой состав галофильной растительности дельты реки Волги.

2. Определить зависимость продуктивности фитоценозов луговых солончаков от таких основных факторов среды, как засоление и увлажнение.

3. Выявить взаимосвязь ионного состава почвы с длительностью ее затопления.

4. Изучить факторы, влияющие на изменение и устойчивость растительного покрова луговых сообществ дельты Волги.

5. Предложить меры по охране и рациональному использованию растительных сообществ дельты реки Волга.

Выполнение этих задач будет в дальнейшем способствовать разработке программы рационального природопользования и проведения мониторинга растительного покрова дельты Волги.

Научная новизна

Впервые дан полный список растительности засоленных местообитаний дельты Волги. Выявлена закономерность распределения видов растений в зависимости от степени засоления экотопа.

Охарактеризована многолетняя динамика изменений растительности на лугово-солончаковых почвах дельты Волги в условиях увеличения искусственно регулируемого водного стока. Показана разногодичная динамика трех ассоциаций дельты в зависимости от гидрологических условий отдельных лет.

Практическая значимость

Результаты исследований являются продолжением мониторинговых стационарных исследований за состоянием и динамикой растительности, ведущихся с 1978 года. Работа автора проводилась с 1992 г. по 2002 г.

Некоторые теоретические аспекты диссертации и данные по гало-фильной флоре и растительности используются при чтении курсов ботаники и экологии в Астраханском Государственном Университете. Предложены меры по охране и рациональному использованию растительных сообществ дельты реки Волга.

Материалы диссертации вносят весомый вклад в решение научной программы по изучению флоры и растительных ресурсов дельты Волги. Полученные данные по изучению динамики растительности лугово-солончаковых почв, вскрытие особенностей формирования растительности в условиях зарегулированного стока, необходимо для разработки мероприятий по рациональному использованию, мелиорации и охране кормовых угодий.

Апробация работы

Материалы исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры ботаники Астраханского государственного университета (АГУ), ежегодных отчетных научных конференциях преподавателей и сотрудников АГУ (1999 — 2002 гг.), на Всероссийских научных конференциях «Эколого - биологические проблемы Волжского региона и северного Прикаспия» (2000 - 2002 гг.), X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2003».

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (117 наименований), приложений. Работа изложена на 225 страницах компьютерного текста, содержит 8 таблиц, иллюстрирована 49 рисунками.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объекты и методы исследования

Изучение растительности лугово-солончаковых почв дельты Волги явилось составной частью многолетних исследований растительного покрова этой территории, осуществленных сотрудниками Астраханского государственного университета. Нами проанализированы стационарные наблюдения на трех участках, расположенных на одном из типичных островов в восточной части дельты (асс. Argusio -Phragmitetum, асс. Alismato -Salicornietum, асс. Suaedo -Petrosimonietum). Они различаются условиями увлажнения, степенью и характером засоления, расположением солей по

почвенному профилю, гранулометрическим составом, плотностью сложения и другими факторами. Общим характерным свойством является мине-рализованность почвенного раствора, которая зависит от наличия, в основном, подвижных ионов водорастворимых солей. Гидрологический режим также является одним из основных факторов формирования луговых фи-тоценозов в дельте.

Стационарные участки закладывались на однородной по флористическому составу и почвенным разностям площади, которая была не менее 300400 кв.м. Участки не огорожены и труднодоступны для скота и техники.

Наблюдения на стационарных участках включают в себя следующие учеты:

1. Определение видового состава.

2. Определение величины надземной массы и видового состава травостоя.

3. Определение ионного состава водной вытяжки образцов почвы.

4. Характеристика фенологического состояния видов растений.

Высотные отметки участков с помощью нивелира были привязаны к

меженному уровню воды в водотоках, за который был принят уровень в них при устойчивых расходах воды в створе Волгоградской ГЭС 4000 м/сек (Цаценкин, 1992).

На участках велись наблюдения за динамикой содержания водорастворимых солей в метровом слое почвы по слоям 0-25,25-50,50-75, и 75-100 см.

Определение величины и состава надземной массы травостоя на стационарных участках проводилось в третьей декаде августа - начале сентября, после цветения, в период накопления растениями максимальной продуктивности и начиналось со срезания травы на учетных площадках на уровне почвы. Размер и число учетных площадок подбиралось экспериментально так, чтобы ошибка определения общей массы травостоя не превышала 15% . Число повторностей учетов варьировало от 6 до 10, размер площадок от 0,5 х 0,5 м. до 1,0 х 1,0 м. Наиболее оптимальное расстояние между площадками - 10 метров. Площадки закладываются с помощью рулетки и шпагата. Чем сильнее выражена горизонтальная неоднородность травостоя, тем больший размер площадок был необходим, и требовалось больше число повторностей учета для обеспечения заданной точности. Свежесрезанные образцы разбирались в камеральных условиях по видам и фракциям: живые растения, ветошь, подстилка. К ветоши относились надземные части растений, отмершие в текущем году, а к подстилке - в прошлые годы. Все фракции высушивались на воздухе (10-15% влажности) и взвешивались. Небольшие навески растений из укосов досушивались в термостате при температуре 105°С до постоянного веса. Полученные коэффициенты использовались для расчета продукции надземной массы травостоя в абсолютно сухом весе. Сумма веса первой и второй фракции всех видов составляет величину видимого запаса надземной массы, накопленной в текущем году.

Урожайность подсчитывалась по весу взятых укосов в пересчете в центнерах на 1 гектар. Все данные сведены в таблицы. Динамика урожайности показана графически.

Продукцию водорослевых скоплений определяли сразу же после спада воды. Водоросли снимались с поверхности на площадках 0,5 х 0,5 м и 1м х 1м в 8 кратной повторности. Как показала статистическая проверка, при таком способе учета ошибка определения массы осевших водорослей не превышала 5%.

В лабораторных условиях из собранной массы нитчатых водорослей отбирались минеральные частицы и животные организмы. Затем очищенную массу высушивали в термошкафу до абсолютно сухого веса.

При всех посещениях стационарных участков проводится их геоботаническое описание с указанием фенологического состояния растений (Голуб, Пилипенко, 1987). Видовые названия растений определялись по флоре СССР (1934 - 1964 гг.), по флоре европейской части СССР (1974 - 1981 гг.), Flora of the Volga Delta (Losev, Jans, Pilipenko, Lukaikin, 1998). Латинские названия растений приведены в соответствие со сводкой «Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР)» (Черепанов, 1981). Биоморфологическая структура определялась по Г.Н. Серебрякову (Серебряков, 1964). Статистическая обработка материалов исследований проводилась с использованием руководств H.A. Плохинского (Плохин-ский,1970; Плохинский,1978), Г.Н. Зайцева (Зайцев, 1984).

Результаты исследования и их обсуждение

Изучение динамики растительности производилось на трех стационарных участках, расположенных в восточной части дельты Волги, в связи с тем, что именно в этой части отмечается наибольшее разнообразие растительных сообществ (Голуб, 1983), а также из-за того, что именно эта часть дельты менее всего испытала на себе антропогенное воздействие и состояние экосистемы близко к нативному. По решению Исполнительного комитета областного совета народных депутатов № 616 от 04.10.1985 года стационарные участки наблюдений переведены в ранг памятников природы (Пилипенко и др., 2000).

Стационарный участок №1 (асс. Argusio-Phragmitetum)

Стационарный участок №1 (асс. Argusio-Phragmitetum) был заложен в 1978 году лабораторией геоботаники АГУ. Почва аллювиальная насыщенная луговая солончаковая. В это время флористическая классификация растительного покрова этого региона, которой мы придерживаемся, еще не была создана. По мере разработки синтаксономии, появилась необходимость создать сеть участков для того, чтобы полнее охватить наблюдениями растительные сообщества. Поэтому длительность наблюдений на стационарных участках была различной. На участке № 1 продолжительность

наблюдений составляет 25 лет (1978-2002 гг.), на участке № 2 и № 3 - 20 лет (1982-2002 гг.).

Длительность и обеспеченность затопления стационарных участков в дельте реки Волга тесно связано с их высотой над меженью. Чем ниже над урезом воды находится участок, тем больше вероятность его затопления и тем на более длительный срок он затапливается во время весенне-летних половодий и в зимне-весенний период, когда осуществляется повышенный сброс воды через плотину Волгоградской ГЭС. При этом обеспечивается сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи и ее постепенное рассоление.

Результаты исследований, проведенные на стационарном участке №1 (асс. Argusio-Phragmitetum) показывают, что продукция надземной фитомассы и обилие тех или иных видов растений в рассматриваемом сообществе, из года в год варьировали, но не одинаково. В разной степени сообщество реагировало на различные климатические и гидрологические показатели, уменьшая количество укосной массы в засушливые годы, и на динамику содержания ионов водорастворимых солей в почве. Величина укоса фитомассы колеблется от 23,9 ц/га (1994 г.) до 41,2 ц/га (1999 г.), составляя в среднем 27,0 - 27,5 ц/га. Таким образом, наблюдения проводимые в течение 25 лет показали, что луга среднего уровня вследствие разницы сроков половодья (в днях), объемов годового стока значительно меняют величину продуктивности надземной фитомассы, а также состав и степень обилия видов.

Рост обводненности территории привел к направленному увеличению продуктивности голарктического вида Bolboschoenus maritimus, тяготеющего к увлажненным местообитаниям (с 0,2 ц/га в 1978 г. до 5,9 ц/га в 2001 г.). Существенно обогащается флористический состав. В первый год исследований в травостое насчитывалось 10 видов сосудистых растений. Широко представлены злаки - 99,4 %. При этом 69,0 % (21,6 ц/га) составляла скрыгаица (Ctypsis schoe-noides, Ciypsis aculeala), и лишь 30,0 % (9,5 ц/га) приходилось на долю тростника южного - Phragmites australis . Это доказывало, что кормовые достоинства травостоя были невысокими. В последний год наблюдений это соотношение сильно изменилось. Доля Phragmites australis в 2002 г. составила 54,8 % (22,2 и/га), а скрытнииа выпала из списка. Произошла перестройка структуры травостоя. Проведенный анализ показывает, что произошло обогащение видового состава. На стационарном участке № 1 значительно сократилась доля Aeluropus pungens, Crypsis aculeata, Suaeda confusa, Lepidium latifolium. В 1999 г. отмечены новые виды растений - Mentha arvensis, Stachys palustris, Rubia tatarica, Inula britannica, Híerochloe odorata. В 2002 г. насчитывается 15 видов высших растений. Что касается качественных изменений, то обращает на себя внимание изменение доли злаков - 2 вида (62,7%), осок - 1 вид (9,2%), разнотравья - 12 видов (28,1%). Несмотря на то, что по числу видов доминирует разнотравье, по фито-массе господствующая роль в травостое принадлежит Phragmites australis (злак) - 54,8% (рис. 1). За время наблюдений произошло значительное увеличение продуктивности Phragmites australis. Если в первые годы наблюдений его доля

составляла 13,0% от общей продуктивности сообщества, то в последние годы исследований (1999-2001 г) его доля возросла до 60% (асс. Аг£даю-РЬга1*ггйе(Ш1). РЬга^йев аизггаИэ относится к вегетативно-подвижным растениям, которые обладают повышенной способностью к вегетативному возобновлению и размножению, повышенной структурно-функциональной пластичностью, клональным долголетием. Корневища и ползучие побеги позволяют растению сравнительно быстро перемещать в более благоприятные локальные условия основную часть своего вегетативно-дочернего потомства по почвенным градиентам напряженности экологических факторов (увлажнение, азот). Существуют также фитотропизмы в отношении других особей, и уход от собственных гоютностных сгущений. В результате популяция тростника южного непрерывно и локально-направленно перемещается в фитоценозе, обеспечивая себе преимущества в использовании экотопа и существенно повышая свои конкурентные способности (Сальников, 2000). Поэтому, хотя разнотравье представлено довольно большим числом видов, роль его в сложении травостоя пока невелика. По продолжительности жизни в 1978 г. преобладали однолетники — 68,7%, многолетники составляли 31,0%. За многолетний ряд исследований в травостое отмечены сильные изменения. В 2002 г. доля многолетников составила 98,7% (13 видов), а однолетников - 1,3% (2 вида) (рис 2).

Рассматривая асс. Ащшю-РКгаёпШеШт по жизненным формам, необходимо отметить, что произошло значительное увеличение геофитов - с 31,0% в 1978 г. до 80,0 - 85,0% в последние годы наблюдений (рис. 3). Преобладание те-рофитов отмечается в последний раз в 1980 г. (49,7%), а в 2002 г. доля терофи-тов настолько уменьшилась, что составила всего 1,3%. Аналогичные изменения происходят среди близких друг к другу групп - солелюбов и солетерпцев. Гало-гликофиты были всегда представленны в сообществе, на всем протяжении исследований. В первый год наблюдений доля галофитов составляла 69,0%, а гало-гликофитов - 31,0%. В последний год исследований, на долю гало-гликофитов приходится 78,8%. С 1999 г. появились глико-галофиты, а затем и гликофиты. Галофигы в 1999, 2000, 2002 гг. не обнаружены (рис. 4). Соотношение экологических хрупп по засолению в составе луговых сообществ тесно коррелирует с градиентом увлажнения и засоления.

Общая надземная масса травостоя на участке №1 в 2000 г. по сравнению с 1978 г. увеличилась в 1,6 раза. С уровнем увлажнения и засоления экотопа тесно связан видовой состав растительности. Экстремальные условия острого дефицита влаги и высокой степени засоления лучше всего переносят терофи-ты, они составляют основную часть продукции на экотопах, характеризующихся такими условиями. Например, Сгурз1з 5сЬоепо1с1е5, Сгурэ!^ аси1еа1а и ВоШозсЬоетш шагМшиз, на солончаках ведут себя как типичные эфемеры и эфемероиды, заканчивая вегетацию к августу - сентябрю, когда концентрация токсичных солей в почве становится наиболее высокой (Голуб и др., 1986).

[а Зги» ш'бож Ь РВНРЦЯЕьё I

Рис. 1 Соотношение агроботанических групп асс. Агдою-РЬгадонЬЬдт (%)

1976 2002

Годы

Рис. 2 Соотношение групп по продолжительное! и жизни асс А^изю-РЬ^тКеШт (%)

|Ь Хакфяы В Терфгъ; □ Гамтипгофвы □ Гаофупы]

Рис. 3 Соотношение групп жизненных форм (по Раункиеру) асс А^ивю-РЬга^кетт (%)

Годы

Рис. 4 Экологические группы по засолению асс Argusю-Phragmitetum (%)

На стационарном участке №1 (асс. Argusio-Phragmitetum) максимум цветущих особей (63,0 %) фиксируется в июле, после половодья, когда почва на участке наиболее рассолена (рис. 5). До половодья успевает закончить вегетацию только вид Dichodon viscidum. Цветение Alisma gramin-eum, Scirpus lacustris, Bolboschoenus maritimus, Argusia sibirica, Lepidium latifolium и др. приходится на конец июня - июль. Позднее всех (в августе) зацветают: Crypsis aculeata, Phragmites australis, Althaea officinalis, Atriplex calotheca. В конце августа ещё цветут Aeluropus pungens. Их цветение продолжается до середины сентября.

— Числоцветущихрастений %]

апрель май мочь сентябрь

Дата

Рис. 5 Кривая цветения участка №1 (асс. Аг^ю-РЬга^йеШт)

Стационарный участок № 2 (асс. АКзтай» - БаНсогше^т)

Отмечается влияние половодий, приводящее к изменению содержания ионов солей, а также продуктивности и обилия видов и на участке №2 (асс. АНзтаЮ - БаНсопнеШт).

Стационарный участок № 2 был заложен в 1982 г. Почва солончаковая.

Продукция укоса надземной фитомассы в течение ряда лет исследований значительно варьировала от 20,7 ц/га до 41,1 ц/га, составляя в среднем 25-30 ц/га. Степень участия каждого вида зависела от увлажнения и засоления почвы. Наиболее продуктивными в асс. АИвшаЮ - БаПсопнеинп на начальном этапе наблюдений оказались терофиты (Сгур51Б всЬюеш^ев и Сгуря15 аси1еа!а) - 40 - 45 %. Они переносят самые экстремальные условия - высокую степень засоления и острый дефицит влаги. Низкорослая скрыт-ница часто образует сплошной ковер. Доля участия геофитов в продукции повышается в условиях повышения влаги и понижении засоления почвен-но- грунтовой толщи. Хамефиты присутствуют в сообществе более равно-

мерно. В пределах асс. АНэшаШ - БаНсогшеШт хамефитом является Ае1и-гориэ рш^ею (побеги прибрежницы не отмирают зимой, и ранней весной этот полукустарничек трогается в рост) (Голуб, Пилипенко, 1987).

Увеличение годового стока преобразовало почву в высокопродуктивные угодья, обеспечивающие устойчивую кормовую базу для животноводства и повышение урожайности луговых культур. Как показали исследования, господство галофитов сменилось формированием сообществ гало- гликофитами (72 - 85 %). Доля же галофитов стала составлять всего 4,0 — 17,0 %. Появление гликофитов доказывает наблюдаемый процесс рассоления почвы на стационарном участке (рис. 6).

.ВГапофиш РГагеягикофиты аПм(сишто<^И1Ы ОГлвофйты]

Годы

Рис.6 Экологические группы по засолению асс АНзта(:о-5аИсогшеШ1П (%)

В 2,5 раза уменьшилось отношение ионов СГ: 3042". В 1982 г. оно составляло 131мг ЭКв почвы, а к 2001 г. снизилось до 0,54 мг ~ экв почвы. Источни-100г ЮОг

ком высокой степени засоления участка явилась материнская порода, в которой соли скопились при ее отложении на дне моря (остаточное засоление).

Зарегулирование водного стока, сопровождающееся строительством Волгоградской ГЭС и вододелителем изменило естественный влагооборот территории. В условии хорошей дренированности, как уже ранее отмечалось Пилипенко В.Н. (1986 г.), увеличение обводненности территории изменяет солевые процессы лугово - солончаковых почв в сторону рассоления. Так же как и на стационарном участке №1 (асс. АгдиБШ-РИга^ИеЦш), в почве асс. АНзпийо - БаНсогшеШт складывается промывной гидроморф-ный водный режим, так как эта почва имеет близкий уровень (1,5 м) грунтовых вод, обеспеченный свободным оттоком благодаря хорошему дренированию территории. Здесь имеет место периодический или постоянный приток влаги из капиллярной каймы грунтовых вод в корнеобитаемые горизонты почвы (субирригация). Основными источниками воды в водном

балансе почвы является впитывание и инфильтрация свободной воды атмосферных осадков и во время разливов реки. В расходной части баланса определяющая роль принадлежит сквозной инфильтрации и оттоку с фунтовыми водами. Транспирация растительностью составляет второй по важности компонент расхода влаги. Испарение занимает относительно подчиненное место.

Изменение состава обменных катионов смещает сложившееся в природных условиях соотношение катионов почвенного раствора. Как и в случае с анионами СГ: БОД отношение катионов : Са2+ снижается. В первые годы

наблюдений (1982-1985 гг.) оно составляло 3,27 - 4,17 почвы. После

ЮОг

смены типа засоления на хлоридно - сульфатный (1991 г.) произошло быстрое

+ "2+ _ЭКв

снижение отношения кагаонов Ыа : Са с 2,54 —- почвы до 0,75 -0,86

ЮОг

~Тоо~~ почвы в 1999 - 2001 гг., в связи с чем произошла смена типа засоления по катионному составу с магниево - натриевого (1982-1996 гг.) на натрие-во - кальциевый (1999 - 2001 гг.). Натрий менее прочно удерживается твердыми фазами почвы, чем кальций. Поэтому наблюдается выщелачивание СГ и они вымываются в период половодий в первую очередь (рис. 7).

.-♦~НСО а- С1 30 I

1481 |9(4 19*5 |№ 1417 1611 1919 1990 1991 I *'>: 1991 19-М I I Г*, 11/7 19Л 1999 ¡ООО '001

Годы исследовании

Рис.7 Динамика содержания шшонов в метровом слое почвы на участке №2

В результате соотношение катионов в почвенном растворе непрерывно изменяется, снижается доля Ыа+ и нарастает относительное содержание Са2+ (рис. 8).

-•-Ыа Са Мд

|9|} 198Э 19М 198* 19К IV»' 19«8 191» 1990 199) 1992 199? 1994 199* 1996 1997 199« 1999 2000 »01 ГОДЫ исследований

Рис.8 Динамика содержания катионов в метровом слое почвы на участке №2

Семенные зачатки многолетников могут попадать на солончаки во время половодья, но они не переживают стадию однолетников и погибают (ТурЬа а^ивййэНа). Они могут существовать в сообществе до наступления токсичной для них концентрации солей в почве (Голуб, Пилипенко, 1985). С уменьшением уровня засоленности растения возвращаются в свою роль многолетников. Доля многолетников увеличилась с 2,0% (1982 г.) до 82,0% (2002 г.), а однолетников уменьшилась с 75,5% (1982 г.) до 8,0% (2002 г.) (рис. 9).

На стационарных участках выявленно направленное изменение растительного покрова: уменьшилась масса низкорослой и практически недоступной для хозяйственного использования скрытницы и увеличилась масса клубнекамыша (ВоШозсЬоепив тагШтиэ) (рис. 10).

|В1982 ■гйв"1

80

Годы

Рис. 9 Соотношение групп по продолжительности жизни асс. АНхтаЮ-ЗаНсогшеШт

- ваьсвсЬоет* тмите Сгуряз аЫеаа

1982 1963 1965

г 1990 1991 1932 1999 2000 2(Х)1 2002

Годы исследований

Рис. 10 Динамика относительной представленности некоторых видов асс. АИвп^о-ваНсогшеШт (%)

Циркумбореальный вид - ШегосЫоё оёога1а и плюрирегиональный вид - 'ГурЬа angust¡fol¡a, приурочены к самым увлажненным и незасолен-ным почвам делыы Волги. Появление этих видов в последние годы наблюдений в асс. АНзглаЮ-БаНсогтсШт ещё раз доказывают, что повышенная водность за годы исследований вызвала большие изменения в естественном влагообороте, оказав тем самым существенное влияние на солевой режим почво - грунтов, изменив направление естественного процесса в сторону рассоления.

Фенология цветения на стационарном участке №2 сдвинута и начинается во время половодий или после, когда почвы максимально промыты. Сдвинуто и начало вегетации. В сообществе наблюдается два пика цветения (рис.11).

^ ; 20 , 30 | 10 I 20 I 31 10 I 20 | 31 | 10 20 | 30 10 | 20 | 31 | 10 [ | июнь | июль | август \ ест-лбрь [ октябрь ноябр|

Дата

Рис.11 Кривая цветения участка №2 (асс А1ита1о-ЗаНсогшешт)

Двухвершинность кривой цветения характеризует уменьшение числа цветущих видов в период засухи. Первый пик цветения приходится на конец июня - начала июля. После спада воды, когда почва на участке с поверхности наиболее рассолена, быстро происходит цикл развития Сгур-sis schoenoides. Этот вид успевает закончить вегетацию до осеннего максимума солей в почве. Развитие большинства видов на участке начинается поздно. Alisma gramineum, Bolboschoenus maritímus начинают цвести когда половодье заканчивается, при уровне воды на участке в несколько сантиметров. Виды другой группы растений - галофитов (Salicornia prostrata, i Suaeda confusa, Tripolium vulgare) показывают второй пик цветения. Они зацветают в конце августа, причем цветение может продолжайся до заморозков.

Стационарный участок № 3 (асс. Suaedo - Petrosimonietiim)

В отличии от рассмотренных выше ассоциаций, третий стационарный участок заложен на шлейфе бэровского бугра с высотой над меженью 2,6 м (асс. Suaedo - Petrosimonietum). Почва солончаковая. Флористический состав участка состоит из небольшого количества видов (видовая насыщенность ассоциации - 9 видов).

В годы наблюдений участок не затапливался. Увлажнение почвы участка обеспечивается за счет атмосферных осадков и подмочки. Роль последнего фактора значительна лишь в годы с высоким уровнем подъема воды во время половодий.

Эдификаторами данного участка являются виды семейства Маревых -Petrosimonia oppositifolia, Suaeda contusa и др.

На участке наблюдается увеличение продуктивности в 1,5 раза, по сравнению с 1983 годом. Значительное уменьшение разнообразия видового состава до 10 видов (по сравнению с участками №1 и №2) связано, прежде всего, с сильным засолением данного экотопа (рис. 12,13). Самые экстремальные условия - высокую сгепень засоления и острый дефицит влаги -переносят терофиты, которую составляют здесь основную долю или всю продукцию (Голуб, Пилипенко, 1986). Высокую степень содержания солей i

(2% объёма почвы и более) способны перенести зональные ирано-туранские виды (Petrosimonia oppositifolia, Suaeda contusa) (Никольская, '

1984). В асс. Suaedo - Petrosimonietum ирано-туранские виды составляют основную долю продуктивности. Слой почвы 0 - 50 см под ними сильно засолен, а ниже количество солей убывает. По степени засоления почва участка относится к солончаку. На стационарном участке наблюдается

увеличение суммы солей с 70,0 ~экв почвы (в 1982 году) до 82,0

мг-экв . .„.„ . мг-экв

——— почвы (в 1998 году) и увеличение токсичности с 12,8-поч-

100г 100г

, , „ мг — экв

вы до 16,0-почвы.

ЮОг

Годы исследований

Рис. 12 Динамика содержания анионов в слое почвы 0-25 см на участке № 3

Годы исследований

Рис. 13 Динамика содержания анионов в слое почвы 0-25 см на участке № 3

Увеличение токсичности на данном участке связано с высоким содержани-

„ „ мг - же . . . мг- же

ем токсичных ионов С1 с 9,8 -почвы до 14,4 -почвы и не-

ЮОг 100г

значительным повышением содержания ионов S042" с 25,0 мг/экв до 28,4

- почвы. Отношение анионов СГ : S04" в 1982 г. составляло

100г

~~г,мг — экв ЛЛЛ, л о, мг-экв —

0,38-ночвы, а в 2001 г. составило уже 0,81 —-почвы. Гидро-

ЮОг ЮОг ^

карбонат-иона в почвах дельты Волги содержится очень мало, поэтому большое варьирование его содержания можно объяснить высокой ошибкой определения количества НСОз". За время наблюдений тип засоления с хло-ридно-сульфатного не изменился. Не наблюдается существенных изменений и в видовом составе травостоя асс. Suaedo - Petrosimonietum. Продуктивность надземной фитомассы менялась из года в год, составляя в среднем 3,0 ц/га. Минимальная продуктивность отмечена в 1986 г. (1,3 ц/га). Вероятно это связано с тем, что год оказался ''сухим". Годовая сумма осадков составила 134 мм, что почти в 1,5 раза меньше нормы (208 мм). Травостой низкорослый, довольно разреженный (проективное покрытие 6070%), неравномерной сомкнутости, с пятнами оголенной почвы. Расчленение на подьярусы выражено слабо. Кормовая ценность травостоя невысокая, поэтому скот заходит сюда большей частью лишь случайно и ненадолго, главным образом на пути к водопою. По мере возрастания влажности поверхносгного слоя почвы увеличивается фитомасса растительного покрова. Злаковую основу составляют Aeluropus pungens и Eremopyrum triticeum, доля которых менялась каждый год наблюдений. Основу надземной фитомассы слагает низкопродуктивное разнотравье (94,3 - 98,2 %) (рис. 14). В 1987 г. на долю разнотравья пришлось 100 %. В низком, разреженном травостое доминируют виды рода Petrosimonia, сотавляя до 90,0 % всей фитомассы. С 1985 г. наблюдается увеличение продуктивности Suaeda confusa с 0,1 ц/га (3,9 %) в 1983 г. до 5,2 ц/га (85,8 %) в 1985 г. Но в 1998 г. доля этого вида опять снизилась до 4,4 % и масса составила всего 0,2 ц/га. Преобладающая часть видов растений на стационарном участке №3 относится к терофитам (однолетникам) (рис. 15, 16). В 1983, 1987 и 1988 гг. в асс. Suaedo - Petrosimonietum галофиты являлись самыми продуктивными (рис. 17).

Ш Злаки □ Разнотравье

120 Л

(

I

100 п

1983 1985 1986 1987 1991 1992 1998 Годы

Рис. 14 Соотношение агроботанических групп асс 5иае<1о - РейтетюшеШт (%)

□ Однолетники Я Полукустарное»

. %1 ш 1 1

1

— -- —

1

& I

1983 1898

Годы

Рис. 16. Соотношение групп по продолжительности жизни асс. Эиаедо - Ре(го-дтомеЬ.\ш(%)

□Хамефиты ПТерофиты

ЮГалофиты □Гликофиты □Гало^ликофмты

20 J

1983 1985 1986 1987 1691 1992 1998 Годы

Рис. 15 Соотношение групп жизненных форм (по Раункиеру) асс. 5иае(1о - РейтеипошеШт (%)

100 90 1 80 -70 -60 ; 50 40 30 20 10 0

ЬП

1983 1985 1986 1987 1991 1992 1998 Годы

Рис.17 Экологические группы по засолению асс 8иаес1о - Рей-оятошеШт (%)

Фитомасса Petrosimonia oppositifolia в 1983 г. составила 2,3 u/ra (69,8 %) из 3,3 ц/га общей надземной массы травостоя. В остальные годы исследований (1985, 1986, 1991 и 1992 гг.) наблюдается уменьшение доли галофитов до 10-50 % и увеличение доли гало-гликофитов до 50,0 - 87,5 %. Период цветения значительно растянут за счет совместного произрастания пустынных эфемеров (Еге-mopyrum triticeum, Lepidium perfoliatum) и галофитов (Suaeda confusa, Petrosimonia oppositifolia, Petrosimonia brachiata, Bassia hyssopifolia) (Пшшпенко, 1988). Ha участке отмечается два максимума цветения: один до половодья - в апреле (Еге-mopyrum triticeum, Lepidium perfoliatum), второй в конце и после половодья -вторая половина июля - первая половина августа (Petrosimonia oppositifolia, Petrosimonia brachiata, Aeluropus pungens и др.) (рис. 18).

'—*—Число цвет* щич растений %

90 -

Рис.18 Кривая цветения участка №3 асс Suaedo - Petrosimometum

На территории дельты Волги отмечается большое разнообразие растительных сообществ. Каждое растительное сообщество представляет собой не случайный набор растений, а определенное сочетание отдельных видов и форм их, приспособленных к определенным условиям к находящихся в тесном взаимодействии, как между собой, так и с условиями окружающей среды.

Выводы

1. На засоленных почвах дельты Волги отмечено 176 видов сосудистых растений, относящихся к 35 семействам и 87 родам. Наибольшим видовым разнообразием отличается сем. Chenopodiaceae Vent включающее 20 родов, доля которого составляет 31% видового состава гапофильной флоры дельты Волги.

2. Растительные сообщества в значительной степени реагируют на водно-солевой фактор почв. Из всего комплекса природных условий в современной дельте р. Волги главным является гидрологический режим, определяющий динамичность и своеобразный комплекс условий существования дельтовых фитоценозов. На засоленных экотопах дельты выявлены

направленные изменения увлажнения и засоления под влиянием увеличения водного стока р. Волги. Фиксируемые изменения в фитоценозах показывают, что наблюдается снижение доли содержания Crypsis aculeata с 51,6% (1978 г.) до 2,5% (2000 г.) и увеличение доли Bolboschoenus mariti-mus с 1,1% (1978 г.) до 67,3% (2000 г.).

3. Наши исследования показали что, увеличение водного стока в период с 1978 по 2001 год, улучшило промываемость участков, произошло частичное рассоление и повысилась увлажненность местообитания. Рассоляюший эффект влияния весенне-летних половодий на почвы стационарных участков, лежащих ниже 1,7 м над меженью в средней части дельты, можно считать фактом установленным. Чем выше расположено нерестилище над урезом воды, тем раньше начинается вегетация.

4. Наблюдения на стационарных участках показали, что в условиях полупустыни половодье является основным фактором, определяющим увлажнение почвы лугов. Сопоставление результатов анализов водной вытяжки из образцов почвы, взятых в конце августа-начапе сентября, говорит о том, что произошло уменьшение токсичности почвенного раствора. На стационарных участках уменьшилась концентрация ионов хлора, натрия, что свидетельствует о вымывании из почвы легкорастворимых солей: NaCI, CaCI2, MgCl2. Появление гликофитов доказывает наблюдаемый процесс рассоления почвы на стационарных участках.

5. В связи с повышенной водностью последних лет фенология цветения сдвинута и приурочена ко времени половодий и даже после, когда почвы максимально промыты. Сдвинуто и начало вегетации. Развитие большинства видов на участке начинается поздно. Alisma gramineum, Bolboschoenus maritimus зацветают когда половодье заканчивается, при уровне воды на участке в несколько сантиметров. Виды другой группы растений - галофитов (Salicomia prostrata, Suaeda confusa, Tripolium vulgare) показывают второй пик цветения. Они зацветают в конце августа, причем цветение может продолжаться до заморозков.

6. В растительных сообществах отмечается повышение продуктивности при сохранении (или изменении) видового состава. Повышение обводненности с одной стороны и отсутствие фактора угнетения с другой, создают благоприятные условия для увеличения видового разнообразия.

1. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Особенности динамики ведущего комплексного градиента среды - засоления в дельте Волги //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2001. С. 18.

2. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Особенности динамики содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги // Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2002. С. 14.

3. Пилипенко В.Н., Свиридов В.В. Парадоксы динамики водорастворимых солей на площадках геоботанического профиля АГПУ //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2002. С. 15.

4. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Динамика растительности луговых сообществ дельты Волги в условиях зарегулированного стока //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.34.

5. Свиридов В.В. Динамика содержания водорастворимых солей в лугово-солончаковых почвах дельты реки Волги //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.35.

6. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Динамика галофильной растительности лугово-солончаковых почв восточной часта дельты Волги на фрагменте геоботанического профиля АГУ //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.36.

7. Свиридов В.В. Динамика галофильной растительности в условиях зарегулированного речного стока на фрагменте геоботанического профиля АГУ //Тезисы докладов X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003». Почвоведение. Москва, 2003. С. 123.

8. Свиридов В.В. Динамика содержания водорастворимых солей в почвах луговых сообществ дельты реки Волги //Тезисы докладов X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003». Почвоведение. Москва, 2003. С.124.

Подписано в печать 5.08 2003. Заказ №386 Тираж 100 экз. Уч -изд л. 1,42 У сл печ л. 1,3

Издательство Астраханского государственного университета 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20 тел (8512)54-01-89,54-01-87

1. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Особенности динамики ведущего комплексного градиента среды - засоления в дельте Волги //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2001. С.18.

2. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Особенности динамики содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги // Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2002. С.14.

3. Пилипенко В.Н., Свиридов В.В. Парадоксы динамики водорастворимых солей на площадках геоботанического профиля АГПУ //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. Астрахань, 2002. С.15.

4. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Динамика растительности луговых сообществ дельты Волги в условиях зарегулированного стока //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.34.

5. Свиридов В.В. Динамика содержания водорастворимых солей в лугово-солончаковых почвах дельты реки Волги //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.35.

6. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Динамика галофильной растительности лугово-солончаковых почв восточной части дельты Волги на фрагменте геоботанического профиля АГУ //Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология. География. Химия. Астрахань, 2003. С.36.

7. Свиридов В.В. Динамика галофильной растительности в условиях зарегулированного речного стока на фрагменте геоботанического профиля АГУ //Тезисы докладов X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003». Почвоведение. Москва, 2003. С.123.

8. Свиридов В.В. Динамика содержания водорастворимых солей в почвах луговых сообществ дельты реки Волги //Тезисы докладов X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2003». Почвоведение. Москва, 2003. С.124.

Подписано в печать 5 08 2003. Заказ №386 Тираж 100 экз. Уч.-изд л. 1,42. Уел печ л. 1,3

Издательство Астраханского государственного университета 414056, г. Астрахань, ул Татищева, 20 тел (8512)54-01-89,54-01-87

* 13^20

-Д

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Свиридов, Вячеслав Вячеславович

Актуальность исследования.

Цель и задачи исследования.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Апробация работы.

Глава I. Эдафо - климатические особенности региона.

1.1. Географическое положение. Границы.

1.2. Климат.

1.3. Гидрология.

1.4. Геология и геоморфология.

1.5. Почвы.

1.6. Уровень Каспийского моря и его колебание.

1.6. Общие черты растительности.

Глава П. Краткий обзор истории исследования флоры и растительности дельты Волги.

Глава 3, Объекты и методика исследований.

Описание участков.

Глава 4. Анализ современной структуры галофильной флоры дельты Волги.

4.1. Эколого-фитоценотическая характеристика луговых сообществ.

4.2. Растительность засоленных местообитаний.

4.3. Анализ галофильной флоры дельты Волги.

Глава 5. Динамика растительных сообществ засолённых почв дельты Волги в условиях зарегулированного речного стока.

5.1. Зависимость фитоценотических изменений от содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги.

5.2. Разногодичные изменения в развитии исследуемых сообществ.

5.3. Водно-солевой фактор почв как результат динамики продуктивности растительных сообществ на стационарных участках находящихся в средней части дельты Волги.

Глава 6. Рациональное использование и охрана луговой растительности.

6.1. Мероприятия по улучшению сенокосов и пастбищь восточной части дельты реки Волги.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Динамика почвенно-растительного покрова засоленных местообитаний дельты Волги"

Актуальность исследования

Изучение динамики растительных сообществ луговых солончаков дельты реки Волга приобрело в настоящее время не только теоретическое но и практическое значение. В результате антропогенного воздействия на преобразование природной среды, под угрозой исчезновения оказались, как отдельные виды растений, так и растительные сообщества, и даже различные экосистемы в целом. Понятие «экосистема» трактуется Тенсли как «.целостная система, включающая не только комплекс организмов, но и комплекс физических факторов, формирующих то, что мы называем окружающей средой» (Тапзе1у, 1935).

В Астраханской области луговые сообщества расположены преимущественно в пойме и дельте реки Волга. Существование травянистых луговых растительных сообществ в дельте Волги, а также флюктуационные и сукцессионные изменения растительности обязаны пойменному гидрологическому режиму. Среди естественных кормовых угодий луга являются главным источником заготовки страховых кормов (сена) и важным резервом укрепления кормовой базы. Зарегулирование стока реки Волга привело к тому, что продуктивность угодий и качественный состав растительного покрова находятся в зависимости прежде всего от режима их затоплений во время половодий и от объема попуска воды в нижний бьеф Волгоградского водохранилища, построенного в 1958 году. Развитие растительности в дельте происходило на фоне уменьшения водного стока р. Волги и понижения уровня Каспийского моря.

Проблема оптимизации природопользования в регионе стала весьма актуальной после того, как в 1977 году был введен в эксплуатацию вододелитель, который вместе с каскадом волжских ГЭС искусственно регулирует в настоящее время сток Нижней Волги.

С 1978 года наблюдается увеличение водного стока реки Волга и повышение уровня Каспийского моря. Эти процессы прервали сложившиеся за этот период тенденции развития растительности. Зарегулирование стока внесло новые аспекты в процессы формирования растительности. Растительные сообщества наиболее четко реагируют на водно-солевой фактор почв. Флора засоленных почв в течении длительного времени обогащалась за счет видов, адаптированных к повышенной минерализации почвенного раствора.

Народнохозяйственное значение естественных фитоценозов не ограничивается их ценностью как кормовых угодий для нужд животноводства, В дельте Волги распространены ценные виды лекарственных растений, например, солодка голая (Glycyrrhisa glabra), служащая сырьем для пищевой и фармацевтической промышленности. Значительные площади заняты фитоценозами с доминированием тростника, где обитает большое количество птиц.

В настоящее время луговая растительность представлена сообществами, формирующимися на засоленных гидроморфных почвах. Для рационального использования галофильной растительности дельты Волги необходимо знать современное состояние растительного покрова засоленных почв, характер связи растительных сообществ с условиями местообитания, эколого-динамические процессы, происходящие в них под влиянием различных факторов.

Цель и задачи исследования.

Основная цель настоящей работы заключалась в изучении наиболее распространенных луговых сообществ дельты Волги, выявление экологических особенностей, которые вызывают изменение состава и продуктивности этих сообществ в условиях зарегулированного стока.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить видовой состав галофильной растительности дельты реки Волга.

2. Определить зависимость продуктивности фитоценозов луговых солончаков от таких основных факторов среды, как засоление и увлажнение.

3. Выявить взаимосвязь ионного состава почвы с длительностью ее затопления.

4. Изучить факторы, влияющие на изменение и устойчивость растительного покрова луговых сообществ дельты Волги.

5. Предложить меры по охране и рациональному использованию растительных сообществ дельты реки Волга,

Выполнение этих задач будет в дальнейшем способствовать разработке программы рационального природопользования и проведения мониторинга растительного покрова дельты Волги.

Научная новизна

Впервые дана полная характеристика современного структурного состава галофильной флоры дельты реки Волги. Выявлена закономерность распределения видов растений в зависимости от степени увлажнения экотопа.

Охарактеризована многолетняя динамика изменений растительности на лугово-солончаковых почвах дельты Волги в условиях увеличения искусственно регулируемого водного стока. Показана разногодичная динамика трех ассоциаций дельты в зависимости от гидрологических условий отдельных лет.

Практическая значимость.

Результаты исследований являются продолжением мониторинговых стационарных исследований за состоянием и динамикой растительности, ведущихся с 1978 года. Работа автора проводилась с 1992 г. по 2002 г.

Некоторые теоретические аспекты диссертации и данные по галофильной флоре и растительности используются при чтении курсов ботаники и экологии в Астраханском Государственном Университете. Предложены меры по охране и рациональному использованию растительных сообществ дельты реки Волга.

Материалы диссертации вносят весомый вклад в решение научной программы по изучению флоры и растительных ресурсов дельты Волги. Полученные данные по изучению динамики растительности лугово-солончаковых почв, вскрытие особенностей ее формирования в условиях зарегулированного стока, необходимо для разработки мероприятий по рациональному использованию, мелиорации и охране кормовых угодий.

Апробация работы

Материалы исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры ботаники Астраханского государственного университета (АГУ), ежегодных отчетных научных конференциях преподавателей и сотрудников АГУ (1999 — 2002 гг.), на Всероссийских научных конференциях «Эколого - биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (2000 - 2002 гг.), X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2003» (2003 г.).

Автор выражает сердечную благодарность научному руководителю Пилипенко Владимиру Николаевичу, некоторые идеи которого воплощены в данной работе, а также сотрудникам кафедры ботаники за помощь и поддержку.

Работа выполнена на кафедре ботаники Астраханского государственного университета при поддержке грантов РФФИ №№ 03-0448246, 03-04-63048.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Свиридов, Вячеслав Вячеславович

выводы

1. К настоящему времени галофильная флора дельты Волги насчитывает 176 видов сосудистых растений, относящихся к 35 семействам и 87 родам. На засоленных местообитаниях дельты Волги можно выделить пять ведущих семейств, составляющих более 60% всей галофильной флоры: Сложноцветные (Астровые) — 12 видов, Крестоцветные (Капустные) - 19 видов, Злаковые (Мятликовые) - 14 видов, Гвоздичные - 8 видов. Наибольшим видовым разнообразием отличается сем. Маревые включающее 20 родов, доля которого составляет 31% видового состава галофильной флоры дельты Волги.

2. Растительные сообщества в значительной степени реагируют на водно-солевой фактор почв. Из всего комплекса природных условий в современной дельте р. Волги главным является гидрологический режим, определяющий динамичность и своеобразный комплекс условий существования дельтовых фитоценозов. На засоленных экотопах дельты выявлены направленные изменения увлажнения и засоления под влиянием увеличения водного стока р. Волги. Фиксируемые изменения в фитоценозах показывают, что наблюдается снижение доли содержания Сгурз18 аси1еа1а с 51,6% (1978 г.) до 2,5% (2000 г.) и увеличение доли ВоНювсЬоепиз тагШтад с 1,1% (1978 г.) до 67, 3% (2000 г.).

3. Наши исследования показали что, увеличение водного стока в период с 1978 по 2001 год, улучшило промываемость участков, произошло частичное рассоление и повысилась увлажненность местообитания. Рассоляющий эффект влияния весенне-летних половодий на почвы стационарных участков, лежащих ниже 1,7 м над меженью в средней части дельты, можно считать фактом установленным. Чем выше расположено нерестилище над урезом воды, тем раньше начинается вегетация.

4. Наблюдения на стационарных участках показали, что в условиях полупустыни половодье является основным фактором, определяющим увлажнение почвы лугов. Сопоставление результатов анализов водной вытяжки из образцов почвы, взятых в конце августа-начале сентября, говорит о том, что произошло уменьшение токсичности почвенного раствора. На стационарных участках уменьшилась концентрация ионов хлора, натрия, что свидетельствует о вымывании из почвы легкорастворимых солей: NaCI, CaCI2, MgC^. Появление гликофитов доказывает наблюдаемый процесс рассоления почвы на стационарных участках.

5. В связи с повышенной водностью последних лет фенология цветения сдвинута и приурочена ко времени половодий и даже после, когда почвы максимально промыты. Сдвинуто и начало вегетации. Развитие большинства видов на участке начинается поздно. Alisma gramineum, Bolboschoenus maritimus зацветают когда половодье заканчивается, при уровне воды на участке в несколько сантиметров. Виды другой группы растений - галофитов (Salicornia prostrata, Suaeda confusa, Tripolium vulgare) показывают второй пик цветения. Они зацветают в конце августа, причем цветение может продолжаться до заморозков.

6. В растительных сообществах отмечается повышение продуктивности при сохранении (или изменении) видового состава. Повышение обводненности с одной стороны и отсутствие фактора угнетения с другой, создают благоприятные условия для увеличения видового разнообразия.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Свиридов, Вячеслав Вячеславович, Астрахань

1. Агроклиматические ресурсы Астраханской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 136 с.

2. Акжигитова Н.И. Галофильная растительность Средней Азии и ее индикационные свойства. Ташкент: ФАН, 1982. - 192 с.

3. Александрова В.Д. Классификация растительности. Л.: Наука, 1961. -275 с.

4. Александрова К.И. К фитоценологической характеристике лугов р. Дона // Изв. Воронеж. Отд-ния Всесоюз. Бот. О-ва. 1963. - с. 6- 3.

5. Александрова. М. М. Отчёт о работе луговодства и кормодобывания Астраханской сельскохозяйственной опытной станции за 1927- 1929 гг, -= Астрахань, 1930, Вып. 1, - 86 с.

6. Атлас Астраханской области. М., 1997. — 48 с.

7. Аристархова Л. Б. Ещё раз о происхождении и причинах локализации Бэровских бугров изв. АН СССР. Сер. Геогр. -1980.-N-4.-0. 67-73

8. Аринушкина. Е. В. Руководство по химическому анализу почв.-М МГУ. 1970.-68с

9. Антипов Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов СССР. В сб.: Мелиорация солонцов СССР. Изд. АМ СССР, 1953.

10. Антипов Каратаев И.Н. Комплексный метод мелиорации солонцовых земель. // Проблема сов. Почвоведения. Сборн. 14, Изд. АМ СССР, 1946.

11. П.Афанасьева Е.А. Водно солевой режим обыкновенных и южных черноземов Юго-востока Европейской части СССР, Москва, «Наука», 1980, с. 167 - 197.

12. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению Почвоведение, 1968.№11к-с.3-15.

13. И.Бармин А.Н. Динамика травянистой растительности дельты р.Волги в условиях возросшего водного стока // Автореф. дис.на соискание уч. ст. биол. наук.-Воронеж , 1993-16с.

14. Бейдеман И.Н. Наблюдения над изменениями растительности берегов и заселением Морского дна при отступании Каспийского моря // ТР. Ботан. ин та им. Комарова. -Сер. 3 (геобатаника) . -1957,-Вып. 11.- с.165-184.

15. Белевич Е.Ф. О происхождении бугров Бэра // Геоморфология, 1979-№2 с.57-69

16. Еелевич Е.Ф. Районирование дельты Волги // Тр. Астрах. ЗАПОВЕДНИКА-1963. 8.-е. 401-421.

17. Бердникова А. В. Химическая характеристика бурых почв Астрах. Области // Уч. Зап. Астрах.гос.педагог инта. Т. 9.вып. 2.Астрах. 1967-е. 107-117

18. Блек К. А. Засоление почвы и избыток натрия. 1975.-гл.6 235 -236

19. Большаков А. Ф. Опыт мелиорации солончаковых Северо -Западной части Прикаспийской низменности. Тр. Кампл.эксп. по полезащит. Лесоразвед., т. 2, вып. 3, 1952

20. Большаков А. Ф. Почвы солонцового комплекса Северно-западной части Прикаспийской низменности и способы их освоения, Почвоведение, 1954,-№11, с. 3 - 12.

21. Бондарев Д.В., Русаков Г.В. Астраханский заповедник. М.: Агропром- издат, 1991.-191с.

22. Боровский В.М О солеобмене между морем и сушей и многолетней динамике почвенных Процессов \\Почвоведение, №3,-1961,-с.3-10.

23. Богун Н.М., Бегун А.П. Фитомеморация засоленных земель СевероЗападного Прикаспия // Тез. Докл. II съезда общества почвоведов,-Российск АМ(общество почвоведов),- Санкт-Петербург,- 1996, -книга 2, -с. 263-264

24. Викторов C.B., Востакова Е.Я., Вышивкин Д.Д. Ландшафтно-индикационные исследования на современном этапе // Ландшафтная индикация для рационального использования природных ресурсов. М., 1988.- С. 3-11.

25. Вендров С.Л., Дьяконов К.Н. Водохранилища и окружающая природная среда,- М., 1976.- 185 с.

26. Владыченский С.А. Характеристика засоления почв Волго-Ахтубинекой поймы и дельты реки Волги // Почвоведение, № 6,-1973,-с. 23.

27. Возбуцкая А.Е. Химия почвы.- Изд. «Высшая школа», М.: 1968.-изд. 3, под ред. проф. Д.Л.Аскинази.

28. Волынкин И.Н. Природа и природные ресурсы Астраханской области,- Астрахань, 1966.

29. Генкель П.А. Физиология растений с основами микробиологии.-М.: Просвещение, 1965.- С. 287-294.

30. Герасимов И.П., Иванова E.H., Ковда В.а. К проблеме орошения и обводнения Прикаспийской низменности // Почвоведение.- 1951.-№ 1,- С. 6-14.31 .Гидрометеорологический бюллетень, № 37, 1999.

31. Глазовская М.А. Почвы мира (Основные семейства и типы почв). // Изд. Московс. Университ., -1972.- С. 193-197.

32. Горчаковский П. Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности луговых фитоценозов.-Екатеринбург: Изд. «Екатеринбург», 1999.-156 с.

33. Грин Г.Б. Попуски в нижние бьефы. М: Энергия, 1971-95 гг.

34. Демкин В.А. Об эволюции солевого состава почв Северного Прикаспия // Почвоведение, 1979, -№-4, С. 23-27.

35. Доброхотова К.В. Ассоциация высших водных растений как фактор роста дельты Волги // Сб. Научных трудов / Астраханский заповедник. Астрахань, 1940. -Вып.З. - С. 13-76

36. Доброхотова К.В., Михайлова JI.H. Материалы к изучению фитоценозов приморской части дельты Волги в пределах Астраханского заповедника // Сб. научных трудов / Астраханский заповедник. Астрахань, 1938.-Вып.2.- С. 213-284

37. Доскач А.Г. Геоморфологическое районирование Северного Прикаспия // Вопросы улучшения кормовой базы в степной, полупустынной и пустынной зонах СССР.- Мл изд-во АН СССР 1962-С. 265-273

38. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни-1979- С. 73-79; 141.

39. Егоров В.В. Схема классификации дельтовых почв природных областей СССР// Почвоведение. 1958. №11 С. 18-2441 .Егоров В.В. Почвообразование и условия проведения оросительных мелиораций в дельтах Арало Каспийской низменности.-М.,1959.

40. Егоров В.В., Попов A.A., Коновалов H.H. Укрупненное почвенно-мелиоративное районирование Волго-Ахтубинской поймы // Почвоведение.- 1962.-№3

41. Егоров В.В., Горина Н.И. Солевые ассоциации в почвах Прикаспийской низменности в связи с их генезисом. // Почвоведение,- №12,- 1975.- С. 3-10.

42. Егоров В.В., Бондарев А.Г., Кузнецова И.В. Агрофизическая характеристика почв степной и сухостепной зон Европейской части СССР.,М. :Колос, 1977,-С. 194-195

43. Живогляд А.Ф. Динамика растительности низовьев дельты Волги // Мастер, науч. сессии, почв. 50-летию Астрах. государ, заповедника.- Астрахань, 1968.-С. 85-86.

44. Живогляд А.Ф. Влияние изменений стока Волги на растительность низовий дельты // Первая Всесоюзная конфер. По высшим водным и прибрежно-водным растениям: Тезисы докл.- Борок, 1977. -С. 6061.

45. Защита народохозяйственных объектов и населённых пунктов прибрежной полосы Каспийского морю в пределах Российской Федерации // Основные положения технико-экономического доклада, М : 1992,-25 с,

46. Иванова E.H., Левина Ф.Я. Солонцовые комплексы Прикаспия // Почвоведение, № 10,-1952,-С.909-915.

47. Ишерская Е.В. Некоторые наблюдения над местным климатом долины р. Волги // Микроклиматические и климатические исследования в Прикаспийской низменности.- М., 1953 .- С. 94-99.

48. Каменский Г.Н., Гармонов И.В., Богданов Г.Я. и др. Грунтовые воды Прикаспийской низменности и их режим.Тр.Лаб. гидрогеол. АН СССР, т. 27.,-1960.

49. Кауричев И.С. Практикум по почвоведению, М.: Колос ,1973,-С.48-50.

50. Кауричев И.С. Практикум по почвоведению, М.: Агропромиздат, 1986,-С. 58-60.

51. Клиге Р.К. Прогнозные оценки изменения уровня Каспия // Мелиорация и водное хоз-во .-1994.-№ 1.-С 10-11.

52. Клиге Р.К. Современные методы прогноза уровня Каспийского моря // Каспий настоящее и будущее "(тезисы докладов )" под общ, редак. Чуйкова Ю, С. - Астрах ан ь Д995, -С. 23=24.

53. К.овда В,А Солончаки и солонцы ,М., 1937

54. Ковда В.А Почвы Прикаспийской низменности.-М.:Изд. АН СССР, 1950,т.2.

55. Ковда В.А. Вопросы заселения и расселения почв Каспийской низменности в связи с её ирригацие. М.:Почвоведение, 1941.- Т. 5.-С. 3-8

56. Ковда В.А. Происхождение и режим засолённых почв, Т. 1,2.М., 1946,1947.

57. Ковда В.А., Большаков А.Ф. Водно-солевой режим почв центральной части Каспийской низменности. Тр. Конф.по почвоведению, т. 1,Саратов, 1938.

58. Копыл И.В., Николаев В.А. Физико-географическое районирование Прикаспийской низменности по материалам космической съёмки.-1984.- №1,- Сер. 5. География.- С. 65-70.

59. Кузьмина Е.В. Синантропная растительность долины Нижней Волги.// Автореф. дис. на соискание уч. степени к. б. н.- тольятти, 1994-18 с.

60. Куркин К.А. Системные исследования динамики лугов.- М.: Наука, 1976.- 284 с.

61. Куркин К.А. Экологические факторы дифференциации луговой растительности. //Бот. Журнал 1992.- №6.- С. 30-42.

62. Линдберг Ф.Н. Характеристика режима уровня грунтовой воды дельты реки Волги в условиях зарегулированного стока. //Сбор. Работ Астраханской Гидрометеорологической обсерватории. Вып. I.- Ростов-на-Дону, 1970. С. 41-43.

63. Миркин Б.М., Розенберг Г.С Фитоценология: принципы и методы.-М.: Наука, 1978.-С. 212.

64. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Толковый словарь современной фитоценологии.- М,; Наука, 1983.- 134 с,

65. Миркйн Б.М, Что такое класс в системе Браун-Бланке?- Бюль. Моск. общества испытателей природы. Отд. биол. 1984. Т. 81. Вып. 3.- С. 13-15.

66. Миркин Б.М., Наумов Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности: Учебник.- М.: Логос, 2002.- 264с.: ил.

67. Миркин Б.М., Наумов Л.Г., Соломещ А.И. Высшие растения: краткий курс систематики с основами науки о растительности: Учебник. Изд. 2-е, перераб.- М.: Логос, 2002.- 256 е.: ил.

68. Муратова B.C. Варьирование засоления почв в пределах одного разреза.// Почвоведение ,1970, № 9.

69. Мусатов А.П., Катунин Д.М. Волжский вододелитель, проблемы его эффективности // Водн. Ресурсы . 1977. № 1., С. 36-44.

70. Мусатов А. П., Красножон Г.Ф., Федосеев Е.А. Экологические основы создания оптимального водного режима в дельте р. Волги и Северном Каспии // Водн. Ресурсы. 1981. № 4.- С. 21-37.

71. Орлов Д.С. Химия почвы. Изд. Московского унив-та.- 1992, Учебник, 2-е изд., перераб. и допол., 400 с.

72. Панин П.С. Процессы солеотдачи в промываемых толщах почв .М., Наука, 1968.-С. 303.

73. Пилипенко В.Н., Сальников A.JL, Перевалов С.Н. Современная флора дельты Волги.- Монография.- Изд. Астраханского гос. пед. ун-та, 2002, 137 с.

74. Пилипенко. В.Н, Сальников A.A. Долгопойменные фитоценозы буферных зон в сукцессионной динамике растительного покрова дельты реки Волги // Тез.докл. итог . научн. конф. АГПУ/Ботаника.-Астрахань: Изд-во Астраханского гос. пед. Университета ,1998,- С. 30.

75. Пилипенко. В.Н., Свиридов В.В. Парадоксы динамики водорастворимых солей на одном из фрагментов геоботанического профиля АГПУ // Тез. докл. итог. науч. конф. АГПУ /Ботаника -Астрахань: Изд. Астр. гос. пед. ун-та,2001.- с. 24

76. Попов A.A. Систематика пойменных почв Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги // Почвоведение ,-1960. № 5. - С. 65-70.

77. Рачковская Е. Н. Геоморфологическое строение дельты Волги // Тр. гос. океанографического ин-та, вып. 18.- Д.: Гидрометеоиздат, 1961.-С. 184-219.

78. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ, 1983.-296 с.

79. Работнов Т.А. Фитоценология. 2/е изд., перераб. и допол.-М.: Изд-во МГУ, 1983.- 292 с.

80. Работнов Т.А. Экспериментальная фитоценология. М.: Изд-во МГУ,1987.- 160 с.

81. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин H.A. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову.- М.: Сельхозгиз, 1956 .- 472 с.

82. Рачковская , Николаев ( 58 )

83. Розанов Б. Г. Глобальные социально — экологические проблемы использования и охрана земельных ресурсов // Вопросы социоэкологии . Львов , 198 ! - с . 158 - 16591.Разанов Б . Г. ( 46 )92.Разанов Б. Г. (58)

84. Роде ( 61 , 63 , 53 , 68 )

85. Родионов С. Н. Климатологический анализ необычайного подъёма уровня Каспийского моря в последние годы // Изв. АН СССР. сер. Географ. 1982.-№2.- С.65-77.

86. Русакова Е.Г. Динамика растительности дельты Волги в условиях колебания уровня каспийского моря и увеличения водного стока реки Волги.- Астрахань, 1997.

87. Русаков Г.В. и др. Физико географические условия // Астраханский заповедник.-М.: Агропромиздат, 1991.- С. 8-19.

88. Русаков Г.В., Живогляд А.Ф., Москаленко A.B. Влияние изменений гидрологического режима на растительность низовьев дельты реки Волги // Водные ресурсы.- 1980.- № 4.- С. 178-182.

89. Русаков Г.В. Геоморфологическое районирование дельты Волги // Геоморфология.- 1990- № 3,- С. 99-106.

90. Сафонов Г.Е. Итоги изучения флоры бэровских бугров // Бот. жур.-Т. 60 № 6.- С. 842-850

91. Сафонов Г.Е. Основные черты флоры Астраханских песков// Биол. Науки 1977 - № 5.

92. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Особенности динамики содержания водорастворимых солей в почвах дельты Волги. // Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология.-Астрахань, 2002.- С. 14

93. Свиридов В.В., Пилипенко В.Н. Динамика растительности луговых сообществ дельты Волги в условиях зарегулированного стока. // Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология, География, Химия Астрахань, 2003.- С.34

94. Свиридов В.В. Динамика содержания водорастворимых солей в лугово солончаковых почвах дельты реки Волга. // Тезисы докладов итоговой научной конференции АГПУ. Биология, География, Химия = Астрахань, 2003,- С,35

95. Славный Ю.А., Турсина Т.В., Кауричева З.Н. К вопросу о генезисе засолённых почв в Прикаспии // Почвоведение, 1970.- № 10,-С. 19-25.

96. Славный Ю.А., Кауричева З.Н. Особенности засоления почв приволжской гряды // Почвоведение,- 1967.- № 5.

97. Сочава В.Б. Опыт деления Дальнего Востока на физико-географические области и провинции // Доклады института географии Сибири и Дальнего Востока.- 1962.

98. Сочава В.Б. Принципы физико-географического районирования // Вопросы географии.- 1956.

99. Справочник по климату СССР: Температура воздуха и почвы / ГУГМС, Под общей редакцией М.И. Будыко- Л,: Гидрометеоиздат, 1966. Выпуск 13, часть 2, 492с.

100. Фурсаев А.Д., Басов Н.Г., Гришанин В.В. и др. Сукцессии приморской полосы дельты Волги // Уч. зап. Саратов. Универс.-1939.- Т. 1.- Сер. биолог.- Вып. 2 43 с.

101. Флора Европейской части СССР.- М.-Л.: 1934-1964гг.- Т. 130.

102. Цаценкин И.А. Растительность и естественные кормовые ресурсы Волго-Ахтубинской поймы и дельты реки Волги // Прнирода и сельское хозяйство Волго-Ахтубинской долины и дельты реки Волги.-М., 1962,-С. 118-192.

103. Чорбадзе Н.Б. Растительность западных подстепных ильменей дельты Волги в условиях зарегулированного стока // Дис. на соиск. уч. степени канд. биолог, наук. Москва, 1989.

104. Чугунова Сахарова Н.Л. Материалы по изучению дельты Волги и прилегающей предустьевой части Каспийского моря // Наш край.- Астрахань.- 1927.- № 6 - 7.- С. 77-103.

105. Шеляг Сосонко Ю.Р., Дубына Д.В. Государственный заповедник «Дунайские плавни».- Киев: Наукова думка, 1984,- 288 с.

106. Щучкина В.П. Поверхностные и подземные воды // Природа и история Астраханского края.- Астрахань, 1996.- с. 36-48.

107. Якушина Н.И. Физиология растений.- М.: Просвещение, 1993.- С. 327-328

108. Температура воздуха по метеостанции Астрахань, 1:0С.1. Месяцы

109. Среди яя за 19782000 гг. -3,4 -4,2 1,7 11,5 17,6 22,8 25,4 23,3 17,3 9,8 2,6 -1,9 20,1 10,2

110. Норма -5,6 -5,2 0,2 10,9 18,3 22,9 25,3 23,7 17,4 9,5 2,7 -2,1 20,3 9,8