Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-фитоценотическая характеристика суходольных лугов Калининградской области

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Эколого-фитоценотическая характеристика суходольных лугов Калининградской области"

Нестерова Юлия Александровна

ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.02.08 - «Экология (в биологии)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЯНВ 23М

Санкт-Петербург-2013

005544270

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет».

Научный руководитель:

доктор биологических наук, доцент Бедарева Ольга Михайловна

Официальные оппоненты:

Кузьмина Жанна Вадимовна,

доктор географических наук, Институт водных проблем РАН, ведущий научный сотрудник Мирин Денис Моисеевич, кандидат биологических наук, Санкт-Петербургский государственный университет, доцент

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена»

Защита состоится 27 декабря 2013г. в 11 час. на заседании диссертационного совета Д 002.211.02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Ботаническом институте им. B.JI. Комарова Российской академии наук по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2. Тел. (812) 372-54-42, факс (812) 372-54-43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Ботанический институт им. B.JI. Комарова Российской академии наук.

Автореферат разослан ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета J

кандидат биологических наук — О.С. Юдина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Луговые ландшафты в Северо-Западной зоне РФ зг.нимают 50 процентов всех сельскохозяйственных земель. В Калининградской области общая площадь природных кормовых угодий составляет 384 тыс. га, из их 2,81.8 тыс. га приходится на суходольные луга (Трофимова, Трофимов и др., 2010).

Последние исследования растительности суходольных лугов в Калининградской области проводились в 60-70гг. XX века, с тех пор и до настоящего времени масштабные работы по изучению флористического состава и динамике продуктивности растительности суходольных лугов не велись. Знание видового и экобиоморфологического составов, динамики урожайности с учетом метеорологических условий года необходимо для рационального использования и организации охраны луговых сообществ сенокосного и пастбищного назначения.

Продуктивность суходольных фитоценозов определяется почвенно-климатическими факторами. Выявление общих закономерностей функционирования суходольных лугов с учетом агрометеорологических условий года позволяет прогнозировать их урожайность. Изучение динамики урожайности в течение вегетационного периода и по годам позволяет судить о направленности происходящих процессов и принимать эффективные управленческие решения, которые способствуют сохранению биологического р;пнообразия луговых ландшафтов, их кормового потенциала.

Цель работы заключается в выявлении видового и ценотического разнообразия, изучении динамики урожайности растительных ассоциаций суходольных лугов в зависимости от гидротермического коэффициента периода вегетации.

Задачи исследования:

1. Определить видовой состав сосудистых растений суходольных лугов, выполнить его систематический, географический, экологический и экобиоморфологический анализы.

2. Выявить ценотическое разнообразие суходольных лугов, выполнить ординацию таксонов в осях важнейших экологических факторов с использованием экологических шкал.

3. Провести анализ экологической валентности ценотически значимых видов растений.

4. Изучить динамику урожайности растительных ассоциаций суходольных лугов в зависимости от гидротермического коэффициента периода вегетации.

5. Разработать математическую модель величины надземной фитомассы от гидротермического коэффициента периода вегетации.

Положения, выносимые на защиту:

- Структурная организация суходольных лугов соответствует общим закономерностям формирования растительных сообществ на водоразделах с учетом микрорельефа, уклона местности, степени дренированности почв, определяемым региональной спецификой.

- Ресурсный потенциал ассоциаций суходольных лугов определяется процентным соотношением хозяйственно-ботанических групп с учетом ценотически значимых видов разнотравья.

- Прогнозирование урожайности ассоциаций суходольных лугов основано на анализе гидротермического коэффициента.

Научная новизна диссертационной работы. Впервые проведена инвентаризация флористического состава и ценотического разнообразия суходольных лугов. Выполнена ординация растительных ассоциаций в системе экологических координат увлажнения и богатства почвы. В условиях полевого эксперимента изучена динамика урожайности сообществ суходольных лугов, выявлены агроклиматические показатели, лимитирующие их продуктивность. На основе математических зависимостей предложены уравнения по определению потенциальной урожайности в зависимости от

гидротермического коэффициента периода вегетации.

Практическая значимость. Диссертационная работа имеет научное, практическое и методическое значение. Практическая реализация результатов

исследования заключается в получении данных по видовому составу травостоя и продуктивности растительных сообществ. Представлены характеристики экологического, экобиоморфологического, хозяйственно-ботанического составов суходольных лугов. Разработаны уравнения урожайности сообществ с учетом гидротермического коэффициента, выявлены ресурсозначимые ассоциации в пределах исследуемого района.

Достоверность научных положений и выводов обоснована достаточным фактическим материалом (выполнено 137 геоботанических описаний, 590 укосов), подтверждается использованием современных геоботанических методов исследований. Полученные данные обработаны статистически с использованием программного комплекса "Microsoft Office Excel 2010".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной молодежной конференции «Растение и почва» (Санкт-Петербург, 1999); Международной научно-практической конференции «Перспективы развития животноводства в Северо-западном регионе (Калининград, 2001); Первой агрономической научно-практической конференции (Калининград, 2002); Второй международной научно-практической конференции «Перспективы развития животноводства в Северо-зг.падном регионе» (Калининград, 2002); Восьмой международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2010); X Международной научно-практической конференции (Москва, 2013); Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика (Воронеж, 2013); ежегодно на заседаниях кафедры агропочвоведения и агроэкологии ФГОУ ВПО «КГТУ».

Публикация результатов исследований. Основные положения, разработанные в диссертации, нашли отражение в научных работах, две из которых представлены в журналах, рекомендованных списком ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Приведенные в диссертации фактические данные, их анализ, статистическая обработка и обобщение выполнены автором.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литературы (214 источников, из них 28 на иностранных языках), девяти приложений. Материал изложен на 127 страницах, включает 29 таблиц и 16 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Характеристика природных условий района исследований

Калининградская область расположена на западе Русской, или ВосточноЕвропейской, равнины и занимает площадь 15,1 тыс. км2. Рельеф области носит в целом равнинный характер с преобладающими абсолютными высотами 20-50 м.

Климат является переходным от морского к умеренно-континентальному. Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха выше 10° С составляет 140-154 дня. Сумма активных температур воздуха выше 10°С составляет 2100-2300°С. Годовая сумма осадков колеблется в пределах 650-940 мм (Охрана природы..2004).

Почвы Калининградской области относятся к Европейско-Западно-Сибирской таежной области, к зоне дерново-подзолистых почв Прибалтийской провинции на моренных низменностях и равнинах. (Зоны и типы поясности..., 1999).

Суходольные луга формируются преимущественно на месте сведенных лесов и расположены на повышенных элементах рельефа, водоразделах и надпойменных террасах.

2. Объекты и методы исследования

Объектом изучения являлись растительные сообщества суходольных лугов Зеленоградского района Калининградской области. Наблюдения были организованы в течение трех полевых периодов (2007-2009 гг.).

Постоянные пробные площадки заложены в Зеленоградском районе (п. Романово, п. Грачевка), их выбор определен репрезентативностью, типичностью ассоциаций и степенью антропогенного воздействия. Репрезентативные участки выделены в результате рекогносцировочных и детально-маршрутных исследований. Постоянные пробные площадки заложены с использованием геоботанических методов исследования.

Номенклатура видов приведена по сводке С.К. Черепанова (1995). Принадлежность видов флоры суходольных лугов к географическим элементам определена по литературным данным (Флора СССР, 1934 - 1964; Носова, 1974; Цвелев, 1988; Плаксина, 1994). Экологический анализ флоры суходольных лугов проведен с использованием классификации экологических групп (Е1енников, 1950; Горышина, 1979). Основные эколого-ценотические группы ведов выделены с использованием материалов, представленных на сайте ht:p://'A4vw. impb.ru/spm/geobot./ecg. Жизненные формы растений суходольных лугов выделены на основе классификаций К. Раункиера (Raunkiaer, 1934) и И.Г. Серебрякова (1962). Кормовая ценность растений была оценена по методу косвенной оценки (Зайкова, 1971) с использованием шкалы Э. Клаппа (Klapp, 1971).

Проведена эколого-фитоценотическая классификация растительности суходольных лугов (Шенниковым, 1938, 1941). Классификационные построения, основанные на особенностях структуры и ценотических отношениях видов разных жизненных форм, образующих морфологические тепы сообществ и их объединений высшего ранга, позволяют учитывать экологические и флористические особенности сообществ.

Основной таксономической единицей является ассоциация.

Общее проективное покрытие травостоя, удельное обилие каждого вида определено по шкале B.C. Ипатова (1998). Для установления экологического статуса растительного сообщества использованы экологические шкалы Л.Г. Pi 1менского (Экологическая оценка..., 1956) по факторам увлажнения (FE) и аъггивяого богатства почв и засоления (NS). Экологическое разнообразие

ценотически значимых видов растений было определено по отношению к десяти факторам среды по шкалам Д.Н. Цыганова (1983) и численному значению индексов толерантности (Жукова, 2004).

Величина надземной фитомассы определена укосным методом на учетных площадках размером 1 м2 в 10-кратной повторности, уровень подземной фитомассы - методом монолитов (0,25 м2 в 3-кратной повторности).

Уровень антропогенной трансформации сообществ установлен с использованием индекса синантропизации (Абрамова, Миркин, 2000).

При обработке полученных данных использованы корреляционный и регрессионный анализы.

3. Состав и анализ флоры суходольных лугов В суходольных луговых сообществах зарегистрировано 140 видов сосудистых растений, объединенных в 113 родов относящихся к 25 семействам. Распределение таксонов представлено в табл. 1.

Таблица 1 - Семейства флоры суходольных лугов (фрагмент)

Семейство Число родов Число видов

абсолютное процент от общего числа абсолютное процент от общего числа

Asteraceae 24 21 28 20

Роасеае 17 15 22 15.8

РаЪасеае 19 17 17 12

Яо$асеае 7 6.2 10 7

БсгорИЫапасеае 6 5.3 8 5.7

Вгаязгсасеае 7 6.2 7 5

Ро1у%опасеае 2 1.8 6 4.2

СагуорИуПасеае 5 4.4 6 4.2

Ьат1асеае 5 4.4 6 4.2

Яапипси1асеае 2 1.8 4 2.9

Всего: 113 100 140 100

В семейственно-видовом спектре флоры суходольных лугов лидирующее положение занимает семейство Л^егасеае (28 видов), далее следуют семейства Роасеае и РаЪасеае (22 и 17 видов соответственно). По А.П. Хохрякову (2000), выделявшему типы флор по составу первой триады, а подтипы — второй

триады семейств, флора территории относится к средиземноморскому Fabaceae-Tviny, Rosaceae-подтипу (что свидетельствует о близости к среднеевропейским флорам).

Из особенностей флоры суходольных лугов следует отметить примыкание к ядру многовидовых семейств Brassicaceae и Polygonaceae (7 и 6 видов соответственно). Вероятно, это связано с длительным хозяйственным использованием территории области - многие зарегистрированные виды семейств являются сорными растениями (Rumex acetosella L., R. crispus L., Barbarea vulgaris R.Br., Raphanus raphanistrum L., Thlaspi arvense L. и др.). Чгтырнадцать семейств относятся к моно- и олиготипным, с видовой насыщенностью от одного до трех видов.

Соотношение числа родов однодольных (20) и двудольных (84) составляет 1:4.2. Соотношение видов 1:4 (однодольных - 27; двудольных - 112).

Отрицательный индекс оригинальности, равный минус 1.6, рассчитанный по формуле Л.И. Малышева (2000), указывает на низкий уровень самобытности флоры суходольных лугов, отсутствие флорогенетической самостоятельности. Полученный результат отражает аллохтонный характер фгсоры суходольных лугов Калининградской области, территория которой в плейстоцене неоднократно подвергалась оледенению. При оценке сходства фпоры ключевых участков с использованием коэффициента Жаккара (1901), установлено их высокое видовое сходство (98 %).

В сложении сообществ суходольных лугов участие и ценотическая роль видов различных семейств неодинакова. Семейство Роасеае по числу видов егоит на втором месте после Asteraceae, что закономерно для луговых сообществ, характеризующихся, как правило, злаковой основой. В составе сообществ суходольных лугов района исследований отмечено участие 22 видов злаков. Основными ценообразователями являются виды: Phleum pratense L., Agrostis tenuis Sibth., Festuca pratensis Huds. (V класс постоянства), Agrostis g,'garitea Roth., Dactylis glomerata L., Deschampsia cespitosa (L.) Beauv. (IV класс постоянства), Anthoxanthum odoratum L., Elytrigia repens (L.) Nevski, Festuca

rubra L. (1П). Значительна роль видов семейства Fabaceae, в травостое суходольных лугов с высоким постоянством (III-IV классы) присутствуют Amoria repens (L.) С. Presl, Lathyrus pratensis L., Trifolium arvense L., T. pratense L., Vicia cracca L..

Ценотическая роль видов разнотравья меньше, чем видов двух основных семейств, но определяет заметное участие в травостое всей совокупности представителей разнотравья. Присутствие различных видов разнотравья влияет на структуру сообществ, продуктивность и кормовую ценность, а также имеет индикационное значение, позволяющее определить экологические особенности сообществ, их происхождение, оценить хозяйственное состояние. К числу наиболее постоянных (IV-V классы) и обильных видов относятся Achillea millefolium L., Galium mollugo L., Leucanthemum vulgare, Taraxacum officinale Wigg., Hypericum perforatum L., Stellaria graminea L. Таким образом, основу флористического комплекса суходольных лугов составляют 33 вида, которые относятся к III -V классам встречаемости.

Четыре группы видов с голарктическим, евразийским, западноазиатско-европейским и европейским ареалами образуют ядро луговой флоры, составляя 86 % ее состава.

Экологический анализ флоры суходольных лугов выявил, что по отношению к фактору увлажнения в изученных сообществах преобладают группы мезофитов и мезотрофов (61 и 67% соответственно).

Согласно ценотическому анализу, значительное число видов, 101 (84 %) вид, принадлежит лугово-степной группе (виды лугов, степей и лесных опушек). В пределах этой группы 78 видов относятся к свежелуговым, 21 - к сухолуговым видам, участие степных видов незначительно и составляет два таксона. Лесная группа в эколого-ценотическом спектре представлена 19 видами.

Господствующей жизненной формой по И.Г. Серебрякову (1962) являются поликарпические травянистые растения - 88 видов (63 %), монокарпические травы представлены 48 видами (35 %). Высокий удельный вес

монокарпической группы растений обусловлен несформированностью, нерушенностью многих луговых фитоценозов, нерациональным использованием, а также залежным происхождением части лугов.

Виды растений, ценные в кормовом отношении (от пяти до восьми баллов по шкале Э. Клаппа) составляют 37 видов (27 %). Сорных и ядовитых растений зарегистрировано 27 и 7 видов соответственно (19 и 5%).

Выявленная специфика растительности и флоры суходольных лугов Калининградской области обусловлена природными условиями и историей хозяйственного освоения ее территории.

4. Экология суходольных лугов 4.1 Ценотическое разнообразие суходольных лугов В типе суходольных лугов выделено 18 ассоциаций, относящихся к десяти формациям, четырем группам формаций и одному классу формаций. Названия скнтаксонов высшего ранга приведены по А.П. Шенникову в модификации Е.П. Матвеевой (1967).

Иерархические единицы эколого-фитоценотической классификации:

Луговой травянистый тип — Herbosa

Тип растительности: Луга — Praia (Praíoherbeta)

Тип лугов: Суходольные — Pratum siccum

Класс формаций: Настоящие луга — Praia genuina

Группа формаций: Крупнозлаковые луга — Magnogramineta

Формация: Тимофеечная — Phleeta pratensis

Ассоциация: Phleetum bromopsioso inermis-festucos um pratensis

Ассоциация: Phleetum agrostioso giganteae-agrostiosum tenuis

Формация: Ежовая — Dactyleta glomeratae

Ассоциация: Dactyletum phleetosum pratensis-heteroherbosum

Формация: Пырейная - Elytrigieta repentis

Ассоциация: Elytrigietum heteroherbosum

Ассоциация: Elytrigietum agrostioso tenuis-equisetosum arvensis

Формация: Дернистощучковая — Deschampsieta cespitosae

Ассоциация: Deschampsietum phleetoso pratensis-amoriosum repentis Ассоциация: Deschampsietum agrostiosum tenuis Ассоциация: Deschampsietum alopecuriosum pratensis Ассоциация: Deschampsietum festucetosumpratensis Формация: Луговоовсяницевая - Festuceta pratensis Ассоциация: Festucetum dactyliosum glomeratae Группа формаций: Мелкозлаковые луга - Parvogramineta Формация: Гребенниковая - Cynosuruseta cristatus Ассоциация: Cynosurusetum heteroherbosum Формация: Луговомятликовая - Poeta pratensis Ассоциация: Poetum amorioso montanae Группа формаций: Мелкоразнотравные луга — Parvo-herbeta Формация: Мелкозлаково-мелкоразнотравные луга - Parvogramineto-Parvo-herbeta

Ассоциация: Parvograminetum heteroherbosum

Ассоциация: Parvograminetum leucanthemoso vulgaris-heteroherbosum Группа формаций: Низкозлаковые луга — Nano-gramineta Формация: Красноовсяницевые луга — Festuceta rubrae Ассоциация: Festucetum agrostioso tenuis-heteroherbosum Ассоциация: Festucetum agrostioso tenuis-fabaciosum Формация: Душистоколосковые луга — Anthoxantheta odorati Ассоциация: Anthoxanthetum fabacioso-agrostiosum tenuis Ассоциация: Anthoxanthetum-heteroherbosum

4.2 Экологическая оценка растительных сообществ Результаты ординации растительных ассоциаций с использованием экологических шкал Л.Г. Раменского (1956) в осях общего богатства и увлажнения почв представлены в таблице 2. Балльная оценка градиента увлажнения местообитания растительных сообществ находится в диапазоне от 58.2 до 68.8, что охватывает условия от мезоксерофитных с сухими, периодически свежими почвами до мезогигрофитных с влажными,

периодически свежими почвами. Диапазон показателя активного богатства (грофности) почвы изменяется в пределах от 9.0 до 12.1, что соответствует олигомезотрофным-мезомегатрофным почвам.

Однородность единиц луговой растительности по ведущим экологическим оакторам влечет за собой их приуроченность к определенным морфологическим частям ландшафта. По классификации Б.Б. Полынова - М.А. Глазовской, выделенные ассоциации занимают различные типы элементарных ландшафтов (фаций), относящихся к группе элювиальных местоположений: собственно элювиальные, трансэлювиальные, аккумулятивно-элювиальные. Anthoxanthetum-heteroherbosum, Poetum amorioso montanae, Festucetum agrostioso tenuis-heteroherbosum, Anthoxanthetum fabacioso-agrostiosum tenuis, Parvograminetum heteroherbosum г.ссоциации приурочены к элювиальной фации; Festucetum agrostioso lenuis-fabaciosum, Elytrigietum agrostioso tenuis-equisetosum nrvensis, Phleetum bromopsioso inermis-festucosum pratensis, Cynosurusetum heteroherbosum,Dactyletum phleetosum pratensis-h et er oh erb os um, Deschampsietum agrostiosum tenuis, Elytrigietum heteroherbosum - к трансэлювиальной; Phleetum agrostioso giganteae-agrostiosum tenuis, Deschampsietum phleetoso pratensis-amoriosum repentis, Deschampsietum festucetosum pratensis, Dactyletum phleetosum pratensis-heteroherbosum, Deschampsietum

ulopecuriosum pratensis, Parvograminetum leucanthemoso vulgaris-heteroherbosum - к аккумулятивно-элювиальной фации. Такое распределение ассоциаций суходольных лугов акцентирует внимание на их месторасположении в профиле рельефа, соответствующем определенному типу увлажнения и образует экологический ряд по данному фактору. В связи с этим, при изучении динамики урожайности суходольных лугов была использована данная группировка, отражающая и ценотические особенности ассоциаций, и экотопические условия.

Таблица 2 - Ординация растительных сообществ по факторам увлажнения и богатства почв-засоления

NS Сухое, периодически свежее увлажнение (ступени 58-60) Co свежим увлажнением (ступени 63-65) С нормальным увлажнением (ступень 67 и выше)

Относительно небогатые (ступени 9-10) Anthoxanthetum- heteroherbosum, Poetum amorioso montanae, Festucetum agrostioso tenuis-heteroherbosum, Anthoxanthetum fabacioso- agrostiosum tenuis, Parvograminetum heteroherbosum - -

Довольно богатые (ступени 11-13) - Festucetum agrostioso tenuis-fabaciosum, Elytrigietum agrostioso tenuis-equisetosum arvensis, Phleetum bromopsioso inermis-festucosum pratensis, Cynosurusetum heteroherbosum, Dactyletum phleetosum pratensis-heteroherbosum, Deschampsietum agrostiosum tenuis, Elytrigietum heteroherbosum Phleetum agrostioso giganteae-agrosüosum tenuis, Deschampsietum phleetoso pratensis-amoriosum repentis, Deschampsietum festucetosum pratensis, Dactyletum phleetosum pratensis-heteroherbosum, Deschampsietum alopecuriosum pratensis, Parvograminetum leucanthemoso vulgaris-heteroherbosum

5. Экологическая характеристика луговых растений

Луга относятся к азональному типу растительности, поэтому ценопопуляции видов, слагающих луговые сообщества, должны иметь широкие экологические диапазоны по климатическим и почвенным факторам. В связи с зтим, изучены экологические особенности растений, играющих ценотически значимую роль в составе выделенных сообществ.

Проведенный анализ позволил установить доминирование эвривалентных видов по шкалам континентальности климата (74 %), криоклиматической (68 %), переменности увлажнения почв (55 %), кислотности почв (64 %); преобладание гемиэвривалентной фракции по термоклиматической шкале (42 %). По шкалам омброклиматической и солевого режима доминирующая фракция не выявлена; мезовалентные, гемиэвривалентные и эвривалентные ниды встречаются приблизительно в равных соотношениях (30 %). По шкалам освещенности-затенения и богатства почв распределение видов между гемистеновалентной, мезовалентной и эвривалентной фракциями примерно одинаково и составляет в среднем 32 %.

Стеновалентные позиции по двум шкалам отмечены у таких видов, как Anthoxanthum odoratum, Cynosurus cristatus L.; по одной шкале стеновалентность характерна для трех видов {Festuca ovina L., Dactylis ¡¡lomerata, Leucanthemum vulgare).

Расчет индексов толерантности по климатическим факторам (табл. 3) показал преобладание гемиэврибионтных и эврибионтных видов (в сумме 84 %), к гемистенобионтам относится один вид - Amoria montana. В обобщенном спектре почвенных шкал также наблюдается доминирование гемиэврибионтных и эврибионтных видов (в сумме 74 %).

Таблица 3 - Индексы и группы толерантности доминирующих растений

Вид Индексы и группы толерантности

климатический почвенный общий

Agrostis gigantea 0.74 0.61 0.66

ЭБ ГЭБ ГЭБ

Продолжение табл.3

A. tenuis 0.65 0.57 0.6

ГЭБ ГЭБ ГЭБ

Alopecurus pratensis 0.78 0.63 0.68

ЭБ ГЭБ ЭБ

Amoria montana 0.44 0.54 0.5

ГСБ МБ МБ

A. repens 0.81 0.78 0.76

ЭБ ЭБ ЭБ

Anthoxanthum odoratum 0.65 0.44 0.53

ГЭБ ГСБ МБ

Bromopsis inermis 0.65 0.65 0.64

ГЭБ ГЭБ ГЭБ

Cynosurus cristatus 0.5 0.52 0.49

МБ МБ МБ

Dactylis glomerata 0.65 0.55 0.6

ГЭБ МБ ГЭБ

Deschampsia cespitosa 0.76 0.69 0.71

ЭБ ЭБ ЭБ

Elytrigia repens 0.81 0.73 0.76

ЭБ ЭБ ЭБ

Festuca ovina 0.57 0.65 0.62

ГЭБ ГЭБ ГЭБ

F. pratensis 0.72 0.67 0.66

ЭБ ЭБ ГЭБ

F. rubra 0.79 0.8 0.8

ЭБ ЭБ ЭБ

Hypericum perforatum 0.65 0.59 0.61

ГЭБ ГЭБ ГЭБ

Phleum pratense 0.71 0.67 0.71

ЭБ ЭБ ЭБ

Poa pratensis 0.76 0.8 0.8

ЭБ ЭБ ЭБ

Leucanthemum vulgare 0.57 0.58 0.56

ГЭБ ГЭБ МБ

Примечание. Здесь и далее на рис. 1. Группы толерантности: СБ -- гемистенобионтная, МБ - мезобионтная, ГЭВ - гемиэврибионтная, ЭБ

стенобионтная, ГСБ -эврибионтная

Определение обобщенного индекса толерантности (I,), включающего климатические, почвенные факторы и фактор освещенности-затенения показало, что все доминирующие и содоминирующие виды по величине I,

являются эврибионтами, гемиэврибионтами и мезобионтами с редкими проявлениями стеновалентности по отдельным факторам (рис. 1).

32%

и МБ и ЭБ о ГЭБ

Рис. 1 - Распределение видов луговых растений по группам толерантности Экологическая толерантность является значительным преимуществом в межвидовой конкуренции, способствует активному распространению в разных местообитаниях, расширению ареала вида, определяет устойчивость при антропогенных и экологических стрессах (Жукова и др., 2011). Доминантные виды сообществ суходольных лугов проявляют высокую толерантность к

большинству рассмотренных экологических факторов и могут существовать » ^

при значительных колебаниях климатических и почвенных показателей. Определение экологических позиций видов позволяет выявить условия, ограничивающие их распространение.

6. Продуктивность суходольных лугов

Луговые угодья в Калининградской области составляют существенный источник получения кормов. С учетом этого, в рамках мониторинговой оценки

урожайности суходольных лугов, изучены особенности формирования надземной фитомассы в течение трех вегетационных периодов.

Анализ динамики урожайности указывает на значительную амплитуду колебаний в период наблюдений. Максимальная средняя урожайность отмечена з группе ассоциаций аккумулятивно-элювиальной фации - 2.93 т/га, для ассоциаций элювиальной и трансэлювиальной фаций зафиксированы более яизкие средние значения - 0.68 и 1.6 т/га соответственно. Характерной

особенностью формирования урожайности луговых угодий Калининградской области является продолжительный вегетационный период (в среднем 200 дней): образование и развитие новых побегов отмечено в первой и второй декадах сентября. Это обусловливает приблизительно равные значения урожайности в Ш-й декаде августа - 1-й декаде сентября (рис. 2).

4,5

О 2 4 6 8 10 12

Декады (1-я соответствует 2-й декаде мая) —«- -2007 - -2008 —4— 2009

Рис. 2 - Динамика урожайности растительных ассоциаций аккумулятивно-элювиальной фации

Анализ динамики накопления подземной фитомассы на ключевых участках показал незначительный ежегодный прирост. Соотношение надземной и подземной фитомассы колеблется от 1/1.54 до 1/1.83.

Отдельные формы реакции растительности на динамику климата: изменение сроков вегетации растений и ее продолжительность, величина прироста фитомассы, - в значительной степени напрямую реализуются погодно-климатическими факторами (Аликина, 2001). В связи с этим, изучено влияние погодных условий вегетационных сезонов на динамику урожайности луговых фитоценозов. Количество осадков и сумму эффективных температур отражает величина гидротермического коэффициента (ГТК) Г .Т. Селянинова.

Характер динамики урожайности растительных ассоциаций от степени влагообеспеченности периода вегетации отражен на рис. 3.

Рис. 3 - Динамика урожайности растительных ассоциаций элювиальной

фации (2008г.)

Ассоциации: 1 -Anthoxanthetum-heteroherbosum, 2- Poetum amorioso montanae,3 - Parvograminetum heteroherbosum, 4 - Festucetum agrostioso tenuis-heteroherbosum, 5 - Anthoxanthetum fabacioso-agrostiosum tenuis Начальный этап вегетационного периода 2008 года характеризовался

низкими значениями ГТК (0.2 и 0.5 во второй и третьей декадах мая

соответственно), суммарная величина осадков за этот период - 20.5 мм, при

среднем многолетнем значении равном 33 мм. В образовании урожая первого

укоса участвует влагозапас почвы, но при незначительном количестве весенних

осадков наблюдается снижение урожайности. Анализ результатов показал, что

величина надземной фитомассы ассоциаций в среднем на 30 % меньше

значений предыдущего года. Максимальное значение биомассы зафиксировано

в третьей декаде июня (0.51±0.09 т/га в среднем).

Уравнение урожайности растительных ассоциаций элювиального месторасположения имеет вид: у = O.Olx3- 0.12х2 +0.44х, где у - ожидаемая урожайность (т/га), х - величина ГТК (R2=0.85; р < 0.01).

Для растительных ассоциаций, приуроченных к трансэлювиальному типу ландшафта, получено следующее уравнение: у = О.ОЗх3- О.Зх2 +1.05х,

где у — ожидаемая урожайность (т/га), х — величина ГТК (К2=0.73; р < 0.05).

Урожайность растительных ассоциаций аккумулятивно-элювиального местоположения аппроксимируется уравнением:

у = 0.04х3- 0.43х2 +1.62х,

где у - ожидаемая урожайность (т/га), х - величина ГТК (112=0.69; р < 0.05).

Математическая формализация динамики урожайности ассоциаций позволяет определить их потенциальную урожайность на текущий период, исходя из видового состава, положения в рельефе, экологического ареала по увлажнению и богатству почвы.

7. Антропогенные изменения луговой растительности.

С целью грамотного природопользования и воспроизводства растительных ресурсов Калининградской области необходим целый ряд мероприятий, в основе которых лежит экологический фитомониторинг кормовых угодий. Экологический фитомониторинг позволяет оценить видовой состав и продуктивность, временную и пространственную динамику растительных сообществ, выявить предельный критический уровень нагрузки, за которым начинается деградация растительного покрова; прогнозировать изменение состава, состояния и продуктивности растительных сообществ. В настоящий момент в Калининградской области внедряется новая технология содержания крупного рогатого скота, поэтому для обеспечения высокопродуктивного состояния лугопастбищной растительности необходимо разработать систему эксплуатации природных угодий в экологически допустимых режимах.

Показатели индекса синантропизации, вычисленные для сообществ суходольных лугов, варьируют в пределах от 17 до 48 %, следовательно, исследуемые растительные сообщества затронуты антропогенной трансформацией в слабой и умеренной степени.

выводы

1. На суходольных лугах Зеленоградского района Калининградской области зарегистрировано 140 видов сосудистых растений, относящихся к 113 родам и 25 семействам. Ведущими (их доля составляет более 60 %) являются семейства Азгегасеае, Роасеае, РаЬасеае, Яохасеае, БсгорИиЬпасеае. Основу флористического комплекса суходольных лугов составляют 33 вида, которые относятся к III-V классам встречаемости.

2. Во флористическом составе сообществ суходольных лугов преобладают растения лугово-степной эколого-ценотической группы (84 %). Значительная *:асть растений относится к экологическим группам мезофитов и мезотрофов.

Анализ жизненных форм по классификации С. Яаипклаег выявил преобладание во флоре суходольных лугов гемикриптофитов (56 %), по Iлассификации И.Г. Серебрякова - поликарпических травянистых растений (63

Го).

3. Классификация собранного массива геоботанических данных позволила иыделить в типе настоящих суходольных лугов 18 растительных ассоциаций, образующих экологический ряд по увлажнению с диапазоном показателя увлажнения от 58.2 до 68.8, что соответствует сухолуговому - влажнолуговому З'влажнению.

4. Продуктивность надземной фитомассы суходольных лугов — от 1.1 до 4.1 т/га (абсолютно сухое вещество). Максимальная средняя урожайность выявлена в группе ассоциаций аккумулятивно-элювиальной фации - 2.93 т/га (абсолютно сухое вещество). Соотношение надземной и подземной фитомассы колеблется от 1/1.54 до 1/1.83.

5. Урожайность растительных ассоциаций коррелирует с величиной шдротермического коэффициента (г = 0.7±0.04).

6. Растительные сообщества суходольных лугов затронуты антропогенной ^трансформацией в слабой и умеренной степени (индекс синантропизации находится в пределах от 17 до 48 %).

Список работ по теме диссертации

В рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:

1. Нестерова Ю.А. Анализ ценофлоры суходольных лугов Калининградской области / Ю.А. Нестерова // Естественные и технические науки,№2.-Москва, 2013.-С. 106-111.

2. Нестерова Ю.А. Экологическая характеристика луговых растений Калининградской области / Ю.А. Нестерова, О.М. Бедарева //Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Вып. 1: Сер. Естественные науки.- Калининград, 2013. — С. 130-136.

В региональных изданиях, материалах съездов и конференций:

3. Нестерова Ю.А. Ценотическое разнообразие суходольных лугов Калининградской области / Ю.А. Нестерова // Современное состояние естественных и технических наук. Материалы X Международной научно-практической конференции. — Москва, 2013. — С. 32-36.

4. Нестерова Ю.А. Антропогенная трансформация суходольных лугов Калининградской области / Ю.А. Нестерова // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции. — Воронеж, 2013. - С. 244-249.

5. Нестерова Ю.А. Анализ флоры суходольных лугов Калининградской области / Ю.А. Нестерова // Инновации в науке и образовании - 2010: VIII международная научная конференция, посвященная 80-летшо образования университета (19-21 октября): труды: в 3 ч. / ФГОУ ВПО КГТУ. - Калининград, 2010.-Часть 1. —С.190-191.

6. Нестерова Ю.А. Некоторые аспекты фенологических наблюдений на суходольных лугах / Ю.А. Нестерова // Материалы международного научно-практического семинара 10-11 ноября 2005г. «Новые энергосберегающие технологии в зоотехнии и ветеринарии». - Калининград, 2005. - С. 108-111.

7. Нестерова Ю.А. Влияние агрометеорологических факторов на динамику продуктивности суходольных лугов / Ю.А. Нестерова // Вопросы сельского хозяйства. - Калининград, 2003. - С. 197-203.

8. Нестерова Ю.А. Флористический и экобиоморфный состав суходольных лугов Калининградской области / Ю.А. Нестерова // Современные проблемы сгльского хозяйства. - Калининград, 2002. С.191-195.

9. Бедарева О.М. Динамика продуктивности суходольных лугов Калининградской области / О.М. Бедарева, Ю.А. Нестерова // Известия КГТУ, N° 2. - Калининград, 2002. - С.202-209.

10. Нестерова Ю. А. Агрометеорологические условия развития сгнокосно-пастбшцной растительности / Ю.А. Нестерова // Проблемы сгльского хозяйства. - Калининград, 2000. - С. 37-39.

11. Нестерова Ю.А. Продуктивность луговых сообществ и условия среды / Ю.А. Нестерова // Тезисы докладов Всероссийской молодежной конференции. Санкт-Петербург, 6-10 декабря 1999 г.-СПб., 1999. -С. 160-161.

Отпечатано Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ» Калининград, Советский проспект, 1 Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Нестерова, Юлия Александровна, Калининград

Федеральное агентство по рыболовству Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «КГТУ»)

04201454002 Нестерова Юлия Александровна

ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.02.08. - «Экология (в биологии)»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: д.б.н. Бедарева О.М.

Калининград - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Географическое положение и рельеф............................................................................8

1.2 Климатические условия района исследований......................................................10

1.3 Гидрологические особенности региона........................................................................16

1.4 Почвы..........................................................................................................................................................17

1.5 Растительность....................................................................................................................................19

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................22

ГЛАВА 3. СОСТАВ И АНАЛИЗ ФЛОРЫ СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ

3.1 Таксономический анализ флоры........................................................................................27

3.2 Географический анализ флоры............................................................................................30

3.3 Эколого-ценотический анализ флоры............................................................................31

3.4 Биоморфологический анализ флоры..............................................................................34

3.5 Анализ кормовой ценности......................................................................................................37

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЯ СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ

4.1 Теоретические основы классификации луговой растительности.... 45

4.2 Ценотическое разнообразие суходольных лугов................................................52

4.3 Экологическая оценка растительных сообществ суходольных

лугов......................................................................................................................................................................71

ГЛАВА 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТЕНИЙ-

ДОМИНАНТОВ..........................................................................................................................................75

ГЛАВА 6. ПРОДУКТИВНОСТЬ СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ..........................87

ГЛАВА 7. АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЛУГОВОЙ

РАСТИТЕЛЬНОСТИ............................................................................................................................99

ВЫВОДЫ..........................................................................................................................................................108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................................109

ПРИЛОЖЕНИЕ А....................................................................................................................................126

ПРИЛОЖЕНИЕ Б......................................................................................................................................127

ПРИЛОЖЕНИЕ В....................................................................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ Г................................................................... 137

ПРИЛОЖЕНИЕ Д....................................................................................................................................141

ПРИЛОЖЕНИЕ Е....................................................................................................................................145

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж....................................................................................................................................148

ПРИЛОЖЕНИЕ 3......................................................................................................................................151

ПРИЛОЖЕНИЕ И....................................................................................................................................153

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Луговые ландшафты в Северо-Западной зоне РФ занимают 50 процентов всех сельскохозяйственных земель. В Калининградской области общая площадь природных кормовых угодий составляет 384 тыс. га, из них 281.8 тыс. га приходится на суходольные луга (Трофимова, Трофимов и др., 2010).

Последние исследования растительности суходольных лугов в Калининградской области проводились в 60-70гг. XX века, с тех пор и до настоящего времени масштабные работы по изучению флористического состава и динамике продуктивности растительности суходольных лугов не велись. Знание видового и экобиоморфологического составов, динамики урожайности с учетом метеорологических условий года необходимо для рационального использования и организации охраны луговых сообществ сенокосного и пастбищного назначения.

Продуктивность суходольных фитоценозов определяется почвенно-климатическими факторами. Выявление общих закономерностей функционирования суходольных лугов с учетом агрометеорологических условий года позволяет прогнозировать их урожайность. Изучение динамики урожайности в течение вегетационного периода и по годам позволяет судить о направленности происходящих процессов и принимать эффективные управленческие решения, которые способствуют сохранению биологического разнообразия луговых ландшафтов, их кормового потенциала.

Цель работы заключается в выявлении видового и ценотического разнообразия, изучении динамики урожайности растительных ассоциаций суходольных лугов в зависимости от гидротермического коэффициента периода вегетации.

Задачи исследования:

1. Определить видовой состав сосудистых растений суходольных лугов, выполнить его систематический, географический, экологический и экобиоморфологический анализы.

2. Выявить ценотическое разнообразие суходольных лугов, выполнить ординацию таксонов в осях важнейших экологических факторов с использованием экологических шкал.

3. Провести анализ экологической валентности ценотически значимых видов растений.

4. Изучить динамику урожайности растительных ассоциаций суходольных лугов в зависимости от гидротермического коэффициента периода вегетации.

5. Разработать математическую модель величины надземной фитомассы от гидротермического коэффициента периода вегетации.

Положении, выносимые на защиту:

- Структурная организация суходольных лугов соответствует общим закономерностям формирования растительных сообществ на водоразделах с учетом микрорельефа, уклона местности, степени дрепированности почв, определяемым региональной спецификой.

- Ресурсный потенциал ассоциаций суходольных лугов определяется процентным соотношением хозяйственно-ботанических групп с учетом цеиотически значимых видов разнотравья.

- Величина урожайности ассоциаций суходольных лугов основана на анализе гидротермического коэффициента периода вегетации.

Научная новизна диссертационной работы. Впервые проведена инвентаризация флористического состава и ценотического разнообразия суходольных лугов. Выполнена ординация растительных ассоциаций в системе экологических координат увлажнения и богатства почвы. В условиях полевого эксперимента изучена динамика урожайности сообществ суходольных лугов, выявлены агроклиматические показатели, лимитирующие их продуктивность. На основе математических

зависимостей предложены уравнения по определению потенциальной урожайности в зависимости от гидротермического коэффициента периода вегетации.

Практическая значимость. Диссертационная работа имеет научное, практическое и методическое значение. Практическая реализация результатов исследования заключается в получении данных по видовому составу травостоя и продуктивности растительных сообществ. Представлены характеристики экологического, экобиоморфологического, хозяйственно-ботанического составов луговых сообществ. Разработаны уравнения урожайности сообществ с учетом гидротермического коэффициента, выявлены ресурсозначимые ассоциации в пределах исследуемого района.

Достоверность научных положений и выводов обоснована достаточным фактическим материалом (выполнено 137 геоботанических описаний, 590 укосов), подтверждается использованием современных геоботанических методов исследований. Полученные данные обработаны статистически с использованием программного комплекса "Microsoft Office Excel 2010".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной молодежной конференции «Растение и почва» (Санкт-Петербург, 1999); Международной научно-практической конференции «Перспективы развития животноводства в Северо-западном регионе (Калининград, 2001); Первой агрономической научно-практической конференции (Калининград, 2002); Второй международной научно-практической конференции «Перспективы развития животноводства в Северо-западном регионе» (Калининград, 2002); Восьмой международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2010); X Международной научно-практической конференции (Москва, 2013); Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные направления научных

исследований XXI века: теория и практика (Воронеж, 2013); ежегодно на заседаниях кафедры агропочвоведения и агроэкологии ФГОУ ВПО «КГТУ».

Публикация результатов исследований. Основные положения, разработанные в диссертации, нашли отражение в научных работах, две из которых представлены в журналах, рекомендованных списком ВАК РФ.

Декларация личного участия автора. Приведенные в диссертации фактические данные, их анализ, статистическая обработка и обобщение выполнены автором.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литературы (214 источников, из них 28 на иностранных языках), девяти приложений. Материал изложен на 127 страницах, включает 29 таблиц и 16 рисунков.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ 1.1 Географическое положение и рельеф

Калининградская область (рис. 1.1) расположена на западе Русской, или Восточно-Европейской, равнины и занимает площадь 15,1 тыс. км . С запада территория области омывается водами Балтийского моря, а также заливов -Куршского и Калининградского. На севере и северо-востоке область граничит с Литвой, на юге - с Польшей. Протяженность области с запада на восток - 200 км, с севера на юг - 105 км, длина морского побережья - 140 км (Калининградская область..., 1999; Географический атлас..., 2002).

Рельеф области отличается разнообразием, представляя в основном низменную равнину, плавно повышающуюся с северо-запада к юго-востоку. На юго-западе располагается Вармийская возвышенность с максимальной высотой 190 м над уровнем моря. На юго-востоке находится Виштынецкая возвышенность. Эти возвышенности являются конечно-моренными структурами, которые образовались на Южно-Калининградской стадии Валдайского оледенения. Самбийская возвышенность расположена на западе области, она образовалась на Северо-Калининградской стадии оледенения. Пологие склоны Самбийского плато, обрываясь к морю вертикальным уступом абразионного клифа, соседствуют с юга с плоской водно-ледниковой равниной. (Завалишип, 1961; Калининградская область..., 1999).

Рельеф большей части территории области сформирован отложениями четвертичного периода. Ледяной покров, состоящий из смеси щебня, песка, глины, при таянии образовал холмисто-западинпый рельеф. При равномерном распределении моренных отложений сформирован более волнистый рельеф. Внешний край ледника представлен конечно-моренными грядами и холмами, имеющими склоны различной крутизны.

Район исследования находится на территории Прибалтийской прибрежно-морской подпровинции, в районе Приморских холмисто-

Рыбачий I V.___Х'

БАЛТИЙСКОЕ ^ Ч "Л И Т » А

М°РЕ ^ • ГС/"—

ртскин 1.лавск ууг^ Немал

. . . _____^ —У Псмшскж

, . Залив '

Сктотгор« 3елс,югРаДСК У ХГ , ^ - \ ---Кр^^еж^'

Инонсрсюсй у / ^ ) Жкпиио

Л|гтаркый . / Л » / \___г—V V

^ ' . I г-т-^ Ч X Большаков

( По лесс к - - - ' „ л *

Г Залесье ' « ч / ^

/ / Г'-'Г \ I /

Гурьсаск } I4» ( ,4 , ^ ^ • • - „^

— -- . , V -X у < *

|Калщщнград ; |к л . ,гЧ'"7 " I '--'V

Бвдтйск \ ! ГвардсГгас ^ ,' Чсрнжховас I

° \ „ 1-х . г' < Нестеров

Л> 1-Х — : 0]СРИ'* —\ --;— Ч^Ь*,. \ I усе» . " Чсрншиеиакч:

//// / и---'«. ГЧ7 Ч ' 1 /

4 • усорне*о X \ --^ ) Г (

^ I \ '' О \\ —1 - ) ^^—АЛ

' Багрвтионовск \ / \ \ ) * <^ерСК У Краснол.с« оз ^Ц»^«

Железнодорожный \ "1 Г * )-\ л

Польша

Рис. 1.1 Карта Калининградской области Масштаб 1 : 900 ООО

Условные обозначения: Государственная граница России, Граница административных районов

• Населенные пункты: Калининград - центр области, Гвардейск-районный центр

моренных гряд Самбийского блока. Рельеф Самбийского моренного плато сформировался в неогене в период остановки последнего деградирующего ледникового покрова (Географический атлас..., 2002).

Геоморфологический облик Калининградской области связан с эпейрогеиическими колебаниями и деятельностью ледников (рис. 1.2).

Формирование рельефа области продолжается и в настоящее время. Среди ведущих факторов современного рельефообразования — неотектонические движения, речная эрозия и аккумуляция, делювиальный смыв, ветровая эрозия и абразионно-аккумулятивная деятельность моря.

1.2 Климатические условия района исследований

Формирование климата Калининградской области определяется близостью Балтийского моря, циркуляцией воздушных масс, образующихся над Атлантическим океаном и Евразийским континентом, и является переходным от морского к умеренно-континентальному. Особенности климата исследуемого района описаны в ряде научных работ (Федоров Е.Е., Галахов, Гальцов, и др., 1961; Агроклиматические ресурсы... 1972; Калининградская область... 1999; Баринова, 2002; Географический атлас... 2002; Схема охраны природы..., 2004 и др.).

Одним из основных климатообразующих факторов является величина солнечной радиации, которая, в свою очередь, зависит от циркуляционных процессов атмосферы и особенностей подстилающей поверхности. Годовой приход суммарной солнечной радиации при ясном небе составляет около 5600 МДж/м~. Значительная облачность снижает приход прямой солнечной радиации на 50-60 % и увеличивает рассеянную радиацию в 1.5 раза. В результате годовая суммарная солнечная радиация на территории области составляет около 3400 МДж/м". Рассеянная радиация преобладает в зимний период и составляет около 80% от суммарной. Прямая солнечная радиация возрастает летом, достигая примерно половины суммарной

Рис. 1.2 Схема геоморфологических районов (Калининградская область..., 1969):

1 - Куршская и Вислинская косы; 2 - Калининградское (Самбийское) моренное плато; 3 - Вармийская холмисто моренная возвышенность; 4 - Полесская моренная равнина; 5 - Прегольская озеро-ледниковая равнина; 6 - Дельтова низменность р. Неман; 7 - Инстручская моренная гряда; 8 - Виштынецкая холмисто-моренная возвышенность 9 - Шешупская озерно-ледниковая равнина

радиации. Радиационный баланс составляет около 1400 МДж/м2 в год. С ноября по февраль радиационный баланс отрицателен, но потеря тепла в значительной мере покрывается адвекцией воздушных масс с Атлантического океана.

Погодные условия Калининградской области неустойчивы. Над ее территорией преобладают воздушные массы умеренных широт (чаще -морские, реже - континентальные). Нередко на территорию проникают арктические воздушные массы. Зимой число теплых воздушных фронтов в 1.7-1.8 раз превышает число холодных. Летом число холодных фронтов, вторгающихся в пределы области, в 2.4 раза больше, чем теплых, около 80 % фронтов перемещаются с запада.

Влияние Балтийского моря в связи с различиями шероховатости и термического режима суши и водной поверхности сказывается на прибрежной полосе на расстоянии до 50-80 км и накладывается на общий фон увеличения континентальности с запада на восток. Среднегодовая температура меняется мало, уменьшаясь с юго-запада на северо-восток от 7.5 до 6.5° С.

Балтийское море с сентября по март оказывает отепляющее влияние, с мая по июль - охлаждающее. Наиболее холодный месяц на территории области - январь, среднемесячная температура составляет минус 2-4° С. При вторжении арктических воздушных масс устанавливается холодная морская погода, и тогда температура воздуха может опускаться до минус 35° С.

Наиболее теплый месяц - июль (около 17.5°С). При кратковременном вторжении тропических воздушных масс регистрируются высокие значения температуры воздуха, достигающие 37 °С.

Сильные морозы и жара в Калининградской области

непродолжительны: не более одних-двух суток зимой и трех-восьми суток летом.

Средние максимальные температуры воздуха летом колеблются от 19 до 23 0 С, а минимальные - зимой от минус 2.0 до минус 7.2° С.

Устойчивое прогревание воздуха выше 5° С начинается с юго-восточных районов области седьмого апреля, постепенно распространяясь на северо-запад к 17 апреля.

Повышенная циклоничность создает зимой относительно теплую, а летом - прохладную, преимущественно дождливую погоду. Среднегодовые значения относительной влажности воздуха днем составляют 70 %, ночыо и утром - 85-89 %. Годовой ход ее противоположен годовому ходу температуры воздуха, с той лишь разницей, что максимальная температура воздуха приходится на июль, а минимальные значения относительной влажности - па май, т.к. в мае увеличивается повторяемость на территорию области сухих воздушных масс. Годовая амплитуда относительной влажности воздуха наиболее велика в дневные час