Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Синантропная растительность долины Нижней Волги

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Синантропная растительность долины Нижней Волги"

ВОРОНЕЖСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ' УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

На правах рукописи .

Кузьмина Елена Владимировна Синаитропная растительность долины Нивдей Волги

■03.00.05. -'Ботаника.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Вероне« - 1994

Работа выполнена в лаборатории фитоценологии Института экологии Волжского бассейна РАН

Научный руководитель - доктор биологических наук

Голуб В.В.

Официальные оппоненты - докт. биол. наук, проф.

В.И.Таранков

канд. биол. наук, доц. '

Г.М.Камаева

Ведущая организация - Самарский государственный университет

у -Защита диссертации состоится 1994 Г. В

"1А" часов на заседание специализированного совета К 063. 48.05. по задате диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук . при Воронежском государственном университете по адресу:- 394693, -г.Воронеж, Университетская м 1 госуниверситет, биоЛого-почвенный факультет, ауд."

С- диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан "Г/ '¿¿и*71994 г.

Ученый секретарь "Т71" ^

специализированного совета ^¡¡й-^-Й.^йСС^ * Г.И.Барабаш

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время подавляющее большинство людей уже не живут в окружении естественной природной среды и естественных растительных сообществ. Большую часть Бремени они соприкасаются с.искусственно созданными растительными сообществами или спонтанно возникшими на месте уничтоженных естественных фитоцено-зов. Поэтому синантропные сообщества (рудеральные и сегетальные) должны являться не менее вачшим объектом исследований, чем естест-. венные, фитоценозы.

В долине Нижней Волги в прошлом специальных фитоценотических • и экологических исследований синантропных сообществ не проводилось, хотя они здесь занимают большую и все возрастающую площадь. • ' ' ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью настоящей работы была фито-ценотическая и экологическая характеристика синантролной растительности- долины Нижней Волги. Эта цель предполагала решение следующих задач: '

1. Выявить рудеральные растительные сообщества в долине ' ' Нижней Волги. ■

2. Выявить сегетальные растительные сообщества в долине Нйшей Волги. ' "

3. Сделать критический анализ синтаксономической системы растительных сообществ, рисовых посевов (кл. 0гуге1еа заНуае М^уаиак! 1960) в Евразии.

4. Оценить биоэнергетическую эффективность агроценозов рисового севооборота в дельте р.Волги. .

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые для обширного и своеоб- '. . разного района долины Нижней Волги проведена классификация руде-ральной и сегетальной растительности. Проведена ревизия синтаксо-Ноб кл. 0гуге1еа эаиуае М1уа*.уак1 1960 для территории Европы и Японии. -Установлен ряд новых синтаксоноВ: 1 порядок, 4 союза, 12 ассоциаций. Определены затраты энергии на создание и поддержание растительных сообществ рисового сегюоборота в Дельте р.Волги.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ИСТЖЛ0ВЛ11И!"1. Результаты исследований могут быть использованы для улучшения городской среды в населенных пунктах низовий Волги, оценки засоренности посевов сельскохо- . зяйственннх -культур, оптимипашш хозяйственного, использования ландшафтов долины Нижней Волги.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались на отчетных конференциях лаборатории фитоценологии и лаборатории биоиндикации и экологического прогнозирования Института экологии Волжского бассейна РАН (1992, 1993), на Ш Всероссийской конференции "Водная растительность внутренних водоемов и качество их вод" (г.'Петрозаводск, .сентябрь 1992) , на международной конференции "Экологические проблемы бассейнов . крупных рек" (г.Тольятти, сентябрь 1993).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

• СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения 7 глав, заключения, списка литературы (230 наименований,' в' том числе 90 иностранных авторов) и приложения (10 таблиц). Объем работы - 229 страниц, в том числе 27 таблиц -и рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1'. Природные условия района-исследований.

По литературным данным приведены сведений о рельефе района исследований (Рачковская, 1951; Николаев, 1958, 1952), геоморфологи и (Шанцер, 1951; Белевич, 1963; Красножон и др., 1979), гидрологии и гидрогеологии (Шеппель,. 1986), климате (Агроклимат.ичские ресурсы^ ... 1374), почвенном покрове (Плюснин, 1938; Соловьев, 1963; Еолышев, 1962'; Корнблюм, Козловский; 1964)'.

• Современная площадь долины Нижней Волги, / которая включает Волго-Ахтубинскую пойму и ■ дельту р.Волги, составляет 19 тыс. кв.км. Эта территория находится в полупустынной и пустынной зонах, для которой характерна резкая континентальность и.засушливость климата,, частые сильные ветры (суховеи). Годовое количество осадков в-южных районах долины почти ъ■ Два раза меньше (200-250 мм) , чем в северных. Сумма температур, выше +10°С в северном отрезке Волго-Ахтубмнской поймы 3300-3400°С, ниже Астрахани - 3400-3600*С.■Среднесуточная температура трех летних меся- . цев соответствует 22С . Основными типами почв нижневолжской долины являются: 1) аллювиальные дерновые насыщенные, 2) аллювиальные луговые насыщенные, 3) солончаки, гидроморфные, 4) аллювиальные болотные, иловато-перегнойно-глеевые, Б) аллювиальные дер-ноБо-'опустыниваювдеся карбонатные. 6) бурые полупустынные.

Необходимо подчеркнуть, что вслуцмми факторами, окаеивающши влияние на' специфику синаитронных сооопи-ств ' н Волго-Ахтубинской пойме ¡i дельте р.с&аги. ь большинстве случаен является сочетани-.-аридшгр климата, -ы.чм!*ни>1 почв и высокого уровня залегания -

ГРУНТОВЫХ. БОЛ. ■ '

Большинство cvjuvjvühum территорий и iiccñku сельскохозяйственных культур в долине Иилией Волги обвалованы. Бо время половодий на обвадоьшиих /частках вместе с .подъемом грунтовых вод. к . поверхности поднимаются и соли',-- что часто- приводит к засолению' верхних почвенных горизонтов. На необвалованных территориях опасность аасоления меньшая, так-как во время затопления поверхности" почвы, соли вымываются речными вода).«). На необвалованных территориях дополнительным фактором, влияющим на стуктуру растительных сообществ, является длительное затопление во время половодий. - - - ••

■ Глава 2, Синантроп!¡ая растительность и,ее роль в современном ландшафте

Антропогенная эволюция растительности сопровождайся процес^ сами упрощения стуктуры растительных сообществ, снижением'видового разнообразия, уменьшением количества сообществ и их продуктивности (Миркин, Соломещ, 1989; Миркин, Í990). Уменьшается'про- ■ должительность жизни и стабильность' сообществ, степень их орга- ' низании (Sukopp, 1978). В результате . возрастающего воздействия, чёловека на биосферу., часто, происходит практически полное разрушение естественных экосистем и возникновение новых сивантропных • сообществ..Ведущим экологическим фактором в искусственных, экото-' пах часто является высокое содержание нитратов и других подвижных элементов минерального питания.

8 разделе о классификации рудералышх сообществ дается анализ современного состояния синтаксономии рудеральной раститель--ности в направлении Браун-Бланке.

К настоящему времени система высших синтаксономических единиц рудеральной растительности уже сформирована и ей следует большинство фитоцено.гогов. - изучающих синантроинуо растительность (Миркин и др., 1986; Соломещ, 1988: 'Лшбирдина и др. " 1989-, Mucina, 1978; Klotz, 1934; Pysek et al., 1984)-. Подчеркивается

распространение в урбофитоценотических исследованиях "дедуктив ного подхода" в классификации (Sandova, 1979: Kopecky, 1984 1986, 1988; Marcovic, 1984 и др.)

К синантропной растительности относятся и сегетальные сооб щества. В разделе об особенностях сегетальной расгительност рассматриваются свойства сегетальных сообществ (Миркин, Муст 1985), обсувдаются вопросы стратегии выживания сорняков в arpo-фитоценозах. Дан анализ тенденций развития синтаксономии сеге-тальных сообществ по литературным Данным (Oberdörfer, -I960, 1970; 'Hilbig, 1975;-Westhoff, 1975; MatusEkiewicz, 1981. и др.) Показано, что усилия агрофитоценологов направлены на решение вопросов оптимизации структуры агрофитоценозов (Юрин, 1979;' Гродзинский, 1983; Якушев, 1983; Хазиахметов и др., 1991; Миркин и др., 1992).

Обсуждаются' вопросы энергетического анализа .агрозкссистем.' Проведенный многими зарубежными исследователями, анализ .podía энергетических затрат и энергетической эффективности .сельскохозяйственного производства, особенно в связи с переходом к интенсивным технологиям,' выявил устойчивое'снижение отдачи от растущих влокений энергии в сельское хозяйство (Wener, 1986;■ Elliot, Marten, 198S; Cole» 1989). Энергетический анализ позволяет'оптимизировать производство, добиваясь снижения энергозатрат на основе принципа адаптивности (Жученко, 1990; Миркин и др._,1991).

Глава 3. Методы и объекты исследований .

Выбор методов исследований диктовался поставленными задачами, связанными с.изучением синантропной растительности долины Ншшей Волги и оценкой энергетической эффективности агроценозов. ■

В основу зколого-флористичееской классификации било положено около 800 геоботанических описаний руде.радьной и сегетальной растительности. Процесс обработки материала соответствовал правилам, принятым в фитосоцшлогическом направлении Браун-Бланке* (.Миркин, Розенберг, 1978-, Ellenberg, 1956; Braun-Blanquet, 1964; Maarel, 1973; Westhoff, 1975). Новш сннтаксоны охарактеризованы в соответствии с правилами международного "Кодекса г^итосоциоло-гической номенклатуры" (Barknon et al., 1980). При классификации ряда сообществ был исиольеонзи "дедуктигошй подход" (Kopecky, Hejn/. 1974).

T1

I

Для установления достоверности различий флористиче ских составов различи*« агроценозов использовались статистические методы (Плохинский, 1970; Зайцев. 1984).

Для расчета биоэнергетической эффективности рисового севооборота, была проведена оценка полной первичной продукции посевов риса, люцерны и томатов и энергетических затрат на создание и поддержание этих агроценозов.

Существуют два способа определения энергии, запасаемой растениями агроценозов: экспериментальный и расчетный. Первый способ заключается в оценке полной первичной продукции, создаваемой в фитоценозе. Второй способ-лпределенид запасаемой энергии осуществляется с'псого-га расчетных эмперических формул с -использованием данных об урожайности сельскохозяйственных культур (Методика биоэнергетической сценки эффективности сраяасмого земледе-лнл,' 1989) .■ Дгтор исиольсовал оСз способа определения энергии, запасаемой в атроритоценсзе.

Но первому способу, надземная масса шсних растений в посевах однолетников - риса и тсчатог. учитывалась в момент достижения наибольшего ее развития путем срезания всех растений на уровне поверхности почвы на площадках 0,5x0,5 м в пятикратной повтсрностн. Представленность сори;« видов в посевах люцерны, и пропашных культур б"ла очен;- чигкой.

Образцы надземной массы виеппх растений высуживались на воздухе и взвешивались. Небольшие навески досушивались в тегмоглсл-гг/ до постоянного веса при 100 С. Масса видов растении выразилась в абсолютно сухом весе.

Учет массы подземных органов в посевах однолетних культур (рис, томаты) проводился один раз в сезон, также в период наибольшего развития надэенннч останов. Образш отбирались рамочным способом по н,г.Станковv в пятикратной повгорности (Красилвнп-ков, 1983-, Бапнлегнч и др.. 1036). Для определения содержали,: калорий и надземных и ползет«г; органах растений использовался "зоотехничскнй азаяиз" (Грто>нко. 1963, 19-39). Первичную продукцию микроскопической взгеси Фитопланктона в п&севах риса определяли по Вииклеру. скллночнь"1 '-^тедсм (ВннОерг, 1900, 1961).

Расчетные Фор-Л'лн сшз' л?д<?вяа полней первичной продукции использовали для проз»1)ки дчтягч о запасаемой энергии, получавши эксперимента"*)!" •> nvrrm.

Общие запаси энергии, накапливаемой автотрофами системы за вегетативный сезон, рассчитываются но Формула:

Q*»*. - Л х 1 и где Л - хозяйственно ценная часть урожая i-сельскохозяйственной культуры, кг/га;

Я/ - коэффициент перевода единицы продукции н сухое вещество; 1 - коэффициент содержания' общей энергии в 1 кг сухого вещества, МДл.

Ji -■ коэффициент выхода побочной продукции.

Для оценки антроногонних затрат и энергетической эффективности агроценозов рисового севооборота применялись методы биоэнергетического анализа сельскохозяйственного• производства, по методике НИИ орошаемого земледелия и мелиорации (Методика биоэнергетической оценки эффективности технологий в. орошаемом земледелии, 1989).

Для -перевода всех видов--материальных затрат (на удобрения, семена, пестициды, сельскохозяйственную технику),' онерг'етических г-зтрат (на топливо, энергию) и трудовых затрат в количественное значение энергии,' были использованы энергетические эквиваленты, приведенные в методических работах по биоэнергетической оценке (Методические рекомендации.., 1982, 1Ш9).

Глава 4 Рудеральные сообщества долины Нижней Волги

13 этой главе диссертации дана характеристика ' рудеральных сообществ долины Нижней Волги с приведением сравнительных диагностических таблиц синтаксонов по другим -регионам. .

Продромус рудеральных сообществ долины Нижней Волги имеет, следующий вид:

Кл. Chenopodietea Br.-Cl. 1951 em. Lohm., J. el R.Tx. ex Matsz. 1962

ДС Polygonum arenastrum-tCheriopodieteal Бор. 3isymbrletal la J.Tx. ex Matsz. 1962 em. Gors. 196Q Союз Glsytnbrion officinalis R.Tx., Lolm., Prsg. in R.Tx. 1950 em, Hejny in Hej ny et. al. 1979

Acc. Atriplici talar icae-Suaeclr-'tum altirairnae V.Goltm et E. Kuzmiiia 1993

Acc. Awarantlio albi-Xanthietum spinosi V. Golub et E.Kuzmlna 1993 '

ДС Cyclachaena xanthiifolia-CSlsymbrion officinalisl■ ■ БС Atriplex tatarica-fSisytiibrion officinalis] Подсоюз Koch i en ion scopar'iae suball. nova • Acc. Phragrcito-Kochietum scopariae У.Golub et E.Kuzmiria 1993 Acc, Setario-Kochietum scopariae V. Golub et E.Kuzmina 1993 ДС Alhagi pseudalhagi-CKochienicn ясорлпаеЗ Кл.'Polygono-Arternisietea aa^triacn" Mirk., Sakh. et 3olm. in Mirk, et al. 1986

Пор. Polyfono-Artenisietalia-au3triacae Sakh. et Solm." -in Mirk, et al, 193G.

Союз Bassio-Artemision austriaoae soin, in Mirii. - et al.1986 Acc, Salsolo ajistral ii^'irenrr.vr?!,'!;- i.rittci V.Golub .et E.-Kunnina 1993 . '

■ Лес. Cannabio ruderalis-Glvcyrrhizetun glabra? V.Golub et' E.Kuzmina 1993

ДС Onopordum acantilium- [Bassio-Arteraisicn austriacae] Кл.. Asteretea tripolium Westhoff et Beeftink 19GE ap. Beeftink 1S62

Пор. Artemisio santonicae-Lirranietalia grnelinii V.Golub' et ' V.Sikh. 1983

Союз Alhagion V. Golub et Tchorbadze 19?<3 Кодсоюз Tripolio-Phragmitenion У.Golub 1993 • . .

Acc. Suaedo-PhragmitetuHi V.Golub et Tchorbadze 1988 Субасс. S.-Ph. atriplicetosum aucheri V.Golub e.t E.Kuzmina 1993 ' '

Региональная специфика изученной растительности пролеплась на уровне низж: единиц класси?ткл!г.Я! J йссоцмгошй и субассопн-апий. Всего в составленной тш ^-олого-Лторксипеской кяасси-фякадо! рудералыюй растительности 3 класса, 3 порядка, 3 союза, 7 ассоциаций (из них 6 иосмх). 4 дернвзгнич, 1 базально? сообщество.

Среди рудерашшх сообт?ств яанСшее распространены в долине Нихней Волги сооб".'?стгл ici. Chenopodietea, пор.Sisysbrietalla, союза Si.iynibrion officinalis. Зто сообгаст-ка vcero с дочтятоланиен Atriol^x tatarica. Их состав,

как правило, отражает аридный климат в сочетании с близким уровнен залегания грунтовых врд, а также особенности флорогене-за этой удаленной от Центральной Европы территории. В ■ кл< Chenopodietea был выделен новый подсоюэ Kochienlon scopariae, особенностью экотолов которого является'неуплотненный грунт и близкий уровень залегания минерализованных грунтовых вод. Своеобразие сообществам этого• подсоюза придает высокое участие Phragmites australis в сочетании с рудеральными'видами. . - Сообщества . кл. Artemisietea и Plantaginetea; представленные в'Западной Европе и в более северных регионах России, на территории долины Нижней Волги, установлены не были.

В то же время здесь широко распространены ксерофитше сообщества, сформировавшиеся под влиянием выпаса и вытаптивывания кл. . Polygono-Artemisietea austrlacae.

В'дельте, на засоленных влажных почвах рудеральных местообитаний нередко представлены сообщества кл. Asteretea tripolium (асс. Suaedo-PhragmiteUm)-. В т. Астрахани часто эти места, пред- • назначены для газонов. -

Глава.5. Сегетальная "растительность долины. Низшей Волги-

.Сегетальная растительность долины Нижней Волги представлена двумя классами:. Chenopodietea и. Secalielea. Первый из ,них объединяет сорную растительность посевов однолетних' про-'паиных культур, а второй - сорные сообщества посевов многолетних трав (Med.icago sativa). Различие .флористического состава сообществ пропашшх и многолетних куль тур долины Ншшей Волг;; статистически подтверждено.

Сравнение сегетальной растительности исследованной территории "с агрофмтоценозами других регионов Европы позволило сделать вывод, что разработанная ранее система высших таксономических единиц, оказалась в целом приемлемой длг. классификации сегетальной растительности низовий Волги.

Продромус сегеталъннх сообществ долины Нияией Волги имеет , следующий вид:

Кл. Chenopodietea Вг.-В1. 1951 em. Lofm.-, J. et R.Tx. ex f.iatsz. 1962

Пор, Polyccno.-Chenopodietalia (R.Tx. et LnícV. 1650) J.'b:. 1551 Cc.33 Peiilco-Sotaricn Slss. 1916

и

Acc. Amarantho albl-Асreptil ietum repentis V.Golub et E.Kuanina 1994

Acc. Echinochloo-Bolboschoenetum maritlmi V.Golub et E.Kuzmina 1994

Acc. Pbragmlto-Echinochloetuin crusgalli V.-Golub- et E.Kuzmina 1994

БС Setaria glauca-[Panico-Setarionl Класс Secalíetea Br.-Bl. 1951

Пор. Secalietalia Br.-Bl. 1931 em. J. et. R.Tx; i960 Союз Acroptllion repentis V.Golub et E.Kuzmina 1994 Acc. lactuco serrioîae-Acr-eptilietim repentis V.Golub et fc.Kuzminá 1994 .

■ Субасс. L.s.-À.r. typicum V.Golub et E.Kflzmina 1994.

Субасс. L.s.-A.r. artemisietosum austriacae V.Golub et

E.Kuzmina 1994

Acc. Sohcho-Tripolietum pannonici V. .Golub et E.Kuzmina 1994 . Союз Setario verticilîatae-Alhagion V.Golub et E.Kuzmina 1994 Acc. Setario verticlllatae-Albagietum V.Golub et E.Kuzmina 1994 Кл. Oryzetea sativae Mijawaki 1960

Пор. Cypero-Echinochloetalia orizoidis Bol6s et Masclans 1955 Союз Oryzo-Echinochloion Bol6s et Masclans 1955 Acc. Oryzo-Cyperetum difformis Koch 1954 ' .

Всего в составленной нами системе 2 класса, 2 порядка, 3 союза, было выделено 6 новых ассоциаций и 2 нагих субассснкащщ, 1 багачьиое сообщество. В сообк^ествах кл. Secalíetea было'установлено 2 новых союза.

Союз Acroptilicn repentis диагностируется по видел, xaprJ-:-гэрным для ютшх регионов 'европейской чг.сти России: Acrcptilon repens, Polygonira ncçlectu:!. XTithivTi albinia, Cuccút.v crippestrifi, Ru::iex stencphyllus. Охот сс:оз объединяет сегеталь-ную растительность посевов гояери'!. СссС:"?с'П?а со:таа распространены навеем протятеаки Волго-Дхтубгшскои noi>,ci и Дельты р. Волги.

Якггностическпмя ю.тл сср.л з-лгг1о vorticillatae-Alî-r-Ticn ззягзге \ ввш1, хазатгорпо :етл"ы:!>:', буп'ч пот/пустит'::: почз: Mh"Ti ps"udalhr';í, L"»t.'Ti.i v/rMci 11.:La, .т.ч'соЫ "l'sirr.îÎ5. ."OTthium spíncri-\ Tr.;;

Для всех выделенных сингаксонов сегетальной растительности даны диагностические таблицы.'синтаксонов и текстовая характеристика.

Глава 6. Растительные- сообщества рисовых посевов В этой .главе приведены результаты сингаксономического анализа растительности посевов риса.в долине Нижней Волги. Фитоценозу посевов риса были включены нами в кл. Oryzetea sativas, acq. - Oryzo'-Cyperetum difformis Koch'1954. Дана характеристика' выделенного сингансона. 'Установлено обогащение флоры рисовых посевов Нижней Солги в последние годы, что свидетельствует о тенденции к выравниванию флористичс-кого состава сообществ посевов риса в разных регионах, - Выявлено два новых для Mic-GWiif Волги вида: Cyperus difformis, Scirpus mugronatus.

использование сведений о флористическом составе :сеге-тапыг.'х соо&шеств посевов риса в Венгрии, Испании,'.Франции, на-Укрсиь-j.' i.a Нижней Волге, в Средней Азии . и Японии, дали нам 1,ос:.:с.-. -ооп. сделать ревизия сложившейся сиитаксономической сис-T-i'-j :-л. ■ Oryzetea satlvae.' Дпя островов Японии был установлен ной!«} порлдо.; и союз (пор. Monochorietalia vaginalis, союз i.ionochori on . vaginalis), а для посевов риса в - Венгрии - новый союз Elai.inion alsinastri. Приведена диагностическая' таблица, xapain- ризуйшаа флористический состав растительных сообществ посек .• риса в Японии и Европе. Иерархия высших син.таксонов кл. Orysftca sativae выглядит следующим образом: • • Кл. Orv-elea satlvae Mi-jawaki 1GCO

Бор. ¡.'oiiochorietalia vaginalis V.Solub et E.Kuzmina 1994 Союз b'.onocborion vaginalis Y.Golub et E.Kuzmina 1994 Бор. Cvpe'ro-Echincchloetal ia onjEoidis Bole's et'Masclans 1955 Сеж Qryzo-Echirrochloion Bo 16s et Masclans 1955 Coo:> Elatinion alsinastri V.Golub et E.Kuzmina 1994

Предварительный анализ геоботанических описаний сообществ рисовых посевов в Узбекистане позволяет ожидать выделения в кл. Oryzetea satlvae на территории Средней Азии новых высших синтаксонов.

Слана 7. Оценка пнергетичееких затрат н рисовом севообороте дельта р.Волги

Сельскохозяйственные посевы в дельте Волги - это дорогостоящие системы оросительных и дренажных каналов, оросительной и дренажной насосных станций, дождевальных установок и т,д.

Необходимо было оценить биоэнергетическую эффективность и рациональность со.чдания агроакосистем, существующих в настоящее время в дельте Колги.

Нами была проведена работа по определению величины солнечной анергии, фиксируемой растениями' рисового севооборота в дельте р. Волги, и энергии на создание и поддержание этой агро-экосистемы.

Для биоэнергетического ананива такой агроэкосистемы, в качестве модельного был оросительный участок совхоза "Коммунар" Камнзякского района (оросительная система "Таболинская")'. Севооборот, введенный на учалке включает: 1-е поле - люцерна (срок выращивания на одном поле - четыре года), 2-е поле - люцерна, 3-е поле - рис, 4-е поле - томаты, 5-е поле - рис, 6-е поле -рис. ■ •

Количество солнечной энергии, фиксируемой в посевах люцерны, томатов и риса показано в табл.1. Поскольку различные культуры в рисовом севообороте представлены разным числом полей, для агроэкосистемы в целом расчитывали средневзвешенный показа- ' тель.

Таблица 1

Структура первичной продукции и посевах рисового севооборота,

но результатам чксп<»рим«нталм1нх исследований, МЛж/га

риг лпцорна томпти Средневзвешенный

показатель для агроэкосисте'.'ы

Культуры

Н;\л;!>-м(!К'" органы пмд^.й гмн'ПЬ 7ГСМ

гV ?"-1 ■ I:!г 1 л|к-|чч.~

11 №Л

9! в!)

МП

124653

1 хт

3662 1 '(С"Гб

Данные о содержании энергии в 1 г сухого вещества подземных и надземных органах различных культур получены в результате, химических анализов.

Первичная продукция полей агрофитоценоза была расчитана также другим способом, по хозяйственно ценной части урожая. Сопоставление суммарного энергетического выхода в посевах рисового севооборота, полученного' экспериментальным и расчетным путем, оказались весьма близкими, что позволяет думать, что больших ошибок в их определении сделано не было.

В затраты энергии на создание и поддержание агроэкосистем входят затраты на'строительство, эксплуатацию систем, полив и возделывание растений, строительство и ' эксплуатацию, насосной станции, строительство трансформаторной подстанции, линии электропередачи и оросительной .сети, автоматизацию насосной станции оросительной сети, подготовку доадевальяой .техники к поливу.

Принимая во внимание срок эксплуатации оросительной спсте-' ' без капитального ремонта, равный примерно 20 лет. подучили _ • .пишу энергетических затрат на строительство оросительной. . ; за 1 год. Если всего на создание оросительной сети затра-• лея 6433541 МДк/га, то на 1 год-переносится 32165? МДк/га;

При суммировании всех статей затрат энергии на возделива-г.; уборку культура, получили следующие риачншя затрат энер-

на эксплуатацию: при возделывании риса - 65о04 1Щх/га, при ..¡еливанин люцерны - 31271 МДж/га, при возделывании томатов -'■"Г МЛ/./га.

В табл.2 приводятся значения суммарного антропогенного ¡.глада (эксплуатация плюс строительство) на рисовых системах в год.

Наибольший удельный вес в суммарном антропогенном вкладе при возделывании люцерны и риса приходится на создание оросительной системы. При возделывании томатов большая часть энергии расходуется на эксплуатация - 53% от общего количества затраченной энергии. Средневзвешенная величина энергии по всей рисовой системе в целом, затраченная на создание оросительной системы (321667 ЦДк/га), Солее чем в три раза превышает затраты на эксплуатацию системы (102039 МД,т./га).

С наличием в рисовом севообороте двух полей с люцерной связано то, что величина среднего энергетического выхода риоо- • юг о севооборота (140056 ¡.Щл/га) приОлигаэгся по ютщчипе к энергии, накопленной растсштв' прнредп.'х с?:,'.::;ест', (17000-0

КГ

. • .' ' Таблица 2 Соотношение--затрат энергии при создании и . -эксплуатации в рисовом севообороте

Культура 'Средне-

Сгатъи взвешен-

энергетических г 1 — ныи по-

расходов люцерна рис томаты | казатель

МДд/га 7« МДж/га Я' . МДж/га % | МДж/га 7. л

.Создание оросительной 1 "- -

системы 321567 90 321667 82 321667 471 321667 75

Эксплуатация (возде-

ли^анне и уборка) 31271 10 65334 Л Г) 352187 53| 102039 25

Суммарный антро- 352938 100 337501 100 -675854 1001 423706 100

погенный вклад

Суммарный энерге-

тический выход 274371 ' 31454 50710 140656

Биоэнергетическая •

эффективность 0,7 . 0,2 ; 0,1 • ' 0,3

МДж/га). Однако, если учитывать величину антропогенного энер-. гетического вклада на-строительство и эксплуатацию орошаемых участков рисового севооборота в целом (423706 ВДж.-'га) то она превосходит величину среднего энергетического выхода этой аг-роэкосистемы. :

Коэффициенты биоэнергетической эффективности для посевов люцерны (£) равен 0,7, для лосевов риса = 0,2, для томатов -ОД. То есть энергии в урожае сельскохозяйственных культур накапливается меньше, чем расходуется на их производство.

Отсутствие"данных по энергетической эффективности рисовых севооборотов по другим регионам России с учетом затрат "на"строительство. затрудняет объективную'. оценку . эффективности таких систем в низовьях -'Волги. Но следует предполагать, что именно • из-за очень больших затрат на строительство оросительных систем в низовьях р.Волги, 'здесь очень низка'энергетическая эффективность вырашивания- риса и томатов. Это-не значит, ., что следует .отказаться от выращивания сельскохозяйственных культур в долине Нижней Волги. Однако учитывая', что' оросительные' системы создаются здесь на месте высокопродуктивны« естественных экосистем, которые в прошлом являлись поставщиком- продуктов питания (мяса и рыбы), следует ограничить развитие орошаемого • земледелия в долине Нижней Волгл, уменьшить долю выращивания риса в.севооборотах долины Нижней Волги. Посевы риса требуют не только" больших энергетических затрат, ло использование для его. выращивания гербицидов отрицательно влияет-на экосистемы низовий Волги. Освобождающиеся от риса полз рекомендовано занимать участками с кормовыми, овоще-кормовыми севооборотами, увеличивая долю многолетних трав. Следует увеличивать строительство прудовых хозяйств. Это; позволит не только существенно повысить энергетическую 8#ективность агрозкосистем низовий р. Волги, но и сохранить природу низовий Волги от дальнейшей деградации.

Выводи

1. Основными факторами, определяющими особенности рудераль-. ных и Оегеталышх сообществ нияошш Волги, является- близость к' поверхности грунтовых вод и часто повышенное содержание солей.в верхних горизонта»; почвы.

£. Рудеральпаа растительность лолнни Ншик-й Волги представлена тремя классами - Oheiiojxxli et fa ¡1 порядок, 1 союз, 1 подсоки. 4 ассоциации, 3 дернватних ü 1 банальное сообщства); Polygone-Artemislet. on austriaca*3 (J порядок, 1 союз, £ ассоциации, i ДО; Asteretea Lripolnim (1 порядок, 1 союз, 1 ассоциация ! .субассоциации).

3. Сегйташьчи растительность долины Нижней Волги преде- • ' •тавлена тремя классами; ChenopcxlK-tea (1 порядок, 1 союз', 3 ассоциации. 1 ВС); Secalietea ( 1 порядок, 2 союза, 3 ассоциации,

2 с/бассониации): Oryzetea ?ativa» (1 порядок, l союз,'.1 ассоциация ).

4. Установлено статистически достоверное различие флористического состава сорных растений однолетних пропашных культур и многолетних посевов люцерны. ' '

5. Критический анализ сообществ' класса Oryzetea sativae Miyawaki 1960, описывавшихся в Евразии, позволил установить для. островов Японии новый порядок и -союз (пор. Monochorietaliä vaginalis, союз Wonochorion vaginalis), а для Европы новый союз Elatinion alsinastri.

6. Установлено обогащение флоры рисовых посевов Нижней Волги • в последние годы, что свидетельствует о выравнивании флористического состава рисовых агроценозов в различных регионах. Для ■ долины. • Нижней Волги выявлено' два новых вида растения: Scir'pus mucronatus. Cyperus ciiiformis.

7. Определены антропогенный вклад (423706 МДж/га) и энерге-- • тический выход (140656-МДж/га) в севооборотах, с культурами риса (acc.. Oryzo-Oyperetum difformis). люцерны (acc.Soncho-Tripolietimr pannonici) и томатов (Echinochloo-Bolboschoerietum maritimi).

8. Показана низкая энергетическая эффективность орошаемого ' земледелия в дельте р.Волги (средневзвешенная по рисовому севообороту - 0,3). Рекомендовано ограничить развитие орошаемого земледелия в долине Нижней Волги,- уменьшить долю выращивания рис-а в севооборотах, как культуры, требующих больших энергетических затрат и использования токсичных гербицидов; с увеличением доли многолетних трав.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Голуб В.В., Кузьмина Е.В. Растительные сообщества рисовых посевов Нижней Волги // Институт экологии Волжского бассейна. - Тольятти, 1992.' - Рук. деп. в ВИНИТИ 25.11.92, N-3364-В92. -6с,

2. Голуб В.В., Кузьмина Е.В. Новая ассоциация класса I2oeto-Nanoiuncetea Br.-Bl. et R.Tx. 1943 на Нижней Волге // Институт экологии Волжского бассейна. - Тольятти, 1992. - Рук. деп. В ВИНИТИ 04.08.-92, N 2553-В92.-- 6 с.

3. Голуб В.Б., Кузьмина Е.В. • Характеристика . рудеральной растительности долины Нишей Волги // Институт экологии Волжского бассейна. - Тольятти, 1993. - Рук. деп. в ВИНИТИ- 3.11.93, N 2753-В93. - 64 е.."

4. Воронков O.A., Кузьмина Е.В. Сравнительная оценка энергетической эффективности агроценозов дельты р.Волги // Тез. докл. мождунар. конф. '"Экологические-проблемы бассейнов крупных рек". -Тольятти, сент., 1993. (в печати) '

5. Голуб В.В., Кузьмина Е.В. Два новых для низовий Волги вида из семейства Сурегасеае Juss. на территории Астраханской области //Бот. журн. - 1993. - Т. 78. - N 2. - С. 52-54.-.

6. Голуб-В.Б., Кузьмина Е.В. Сегетальные сообщества- доли- . ны Нижней Волги // Институт экологии Волжского бассейна. -Тольятти, 1994. - Рук. деп. в ВИНИТИ 17.01.94, N 132-В94. - 43 с.

7. Голуб В.Б., Кузьмина Е.В. Сообщества посевов рйс-а в Японии и Европе // Бюлл. МСИП. сер. биол. - 1994. - Т.99. Вып. 2. - С. 61-67.

Заказ 100 от 6,04.94 г. Тир. IQÜ экз. Форплт 60 X 90 I/If.. Объем I ц.л. Офсетная лаборатория BIT.