ВЛИЯНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ ВИДОВ ТРАВЯНЫХ РАСТЕНИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЙМЕННОГО ЛУГА
В России происходит постепенный переход на адаптивно-ландшафтные системы земледелия, обеспечивающие уменьшение стока воды в 1,5-2,0 раза и смыв почвы в 3-8 раз, повышение урожайности культур на 25-30 % и рентабельности сельскохозяйственного производства на 8-20 %.
Эти системы должны включать рациональное использование не только пахотных земель, но также лугов, защитных насаждений и иных компонентов ландшафта. Однако в настоящее время большой прогресс достигнут в разработке научных основ создания искусственных агроэкосистем, формирующихся на пахотных землях, принципов и методов управления их функционированием [1]. В то же время значительно меньше исследований посвящено изучению особенностей функционирования таких экосистем как пойменные луга малых рек, роль которых в снабжении животноводства кормами трудно переоценить, особенно в условиях переживаемого страной экономического кризиса.
Цель статьи - выявление закономерностей влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на прострaнcтвенную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов.
Видовое разнообразие. Виды травяных растений были изучены по трем створам на правой стороне реки Ировка Республики Марий Эл с закладкой пробных площадок размерами 2,0×2,0 м (табл. 1 и рис. 1) на прирусловом пойменном лугу в черте деревни Яндемирово.
Моделирование выполнено законом вида
, (1)
где mt - масса всех видов растений в траве или по отдельным видам, г; mg0 - масса влаги, содержащейся в срезанной свежей траве, г; mc - масса сухой травы или готового сена, г; t - время сушки в атмосферном воздухе под навесом, сутки.
Таблица 1
Результаты измерений массы травяных проб с площадки 2×2 м после срезки, г
Дата |
Время t, сутки |
Виды травяных растений |
Всего |
||||||
Белоус |
Ромашка |
Мать-и-мачеха |
Тысячелистник |
Клевер |
Хвощ |
Подорожник |
|||
28.07 29.07 30.07 01.08 03.08 10.08 17.08 24.08 06.09 |
0 1 2 4 6 13 20 27 40 |
940 750 620 510 410 370 350 350 350 |
320 170 140 105 85 85 80 80 80 |
535 400 270 145 110 110 110 110 110 |
195 120 80 75 60 60 60 60 60 |
165 90 65 50 45 45 45 45 45 |
55 32 20 15 15 15 15 15 15 |
35 20 10 10 10 10 10 10 10 |
2245 1562 1205 910 735 685 670 670 670 |
Рис. 1. Река Ировка в черте деревни Яндемирово Республики Марий Эл
(I, II, III - створы реки)
Как пример на рисунке 2 показан график изменения массы всех видов растений с 4 м2 пробной площадки по первому створу на правой стороне речной поймы по закономерности
mt = 1574,4065 exp (-0,5703 t 0,90081) + + 670,4252. (2)
На рисунке 2 приведены в правом верхнем углу следующие обозначения: S - сумма квадратов отклонений от формулы (2); r - коэффициент корреляции, показывающий тесноту связи формулы (2) с экспериментальными точками.
Рис. 2. График и остатки от модели (2)
Коэффициент корреляции 0,9997 очень высок и поэтому уравнение (2) хаpaктеризуется сильной факторной связью. Поэтому предложенная методика анализа динамики сушки может быть применена и для сортировки травы по видам растений.
В дальнейшем волновые составляющие в статье не учитываются.
В таблице 2 приведены итоговые данные и параметры модели (2).
Таблица 2
Масса срезанной травы с пробных площадок размерами 2×2 м
Вид травяных растений |
Факт mф, г |
Расчет m, г |
Ранг вида |
Составляющие (1), г |
Параметры модели |
||
Сено mc |
Влага mвл0 |
a1 |
a2 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Первый гидрометрический створ наблюдений |
|||||||
Белоус |
940 |
940.2 |
1 |
351.3 |
588.9 |
0.39787 |
0.91989 |
Ромашка |
320 |
319.8 |
3 |
79.8 |
240.0 |
0.94639 |
0.64031 |
Мать и мачеха |
535 |
534.8 |
2 |
109.2 |
425.6 |
0.37898 |
1.35412 |
Тысячелистник |
195 |
195.3 |
4 |
60.6 |
134.6 |
0.86632 |
0.92799 |
Клевер |
165 |
165.0 |
5 |
44.9 |
120.1 |
0.97820 |
0.86720 |
Хвощ |
55 |
55.0 |
6 |
15.0 |
40.0 |
0.85330 |
1.28761 |
Подорожник |
35 |
35.3 |
7 |
9.8 |
25.5 |
1.09811 |
1 |
Всего |
2245 |
2244.8 |
0 |
670.4 |
1574.4 |
0.57027 |
0.90081 |
Второй гидрометрический створ наблюдений |
|||||||
Белоус |
2300 |
2303.2 |
1 |
719.7 |
1583.5 |
0.24841 |
0.95572 |
Клевер |
465 |
465.7 |
2 |
142.7 |
323.0 |
0.61901 |
0.94889 |
Одуванчик |
52 |
52.2 |
3 |
9.7 |
42.4 |
1.35431 |
1 |
Подорожник |
22 |
22.1 |
4 |
4.9 |
17.2 |
1.33088 |
1 |
Всего |
2829 |
2843.1 |
0 |
875.8 |
1967.4 |
0.32438 |
0.87795 |
Третий гидрометрический створ наблюдений |
|||||||
Белоус |
710 |
710.6 |
1 |
192.1 |
518.5 |
0.47105 |
1.04908 |
Нивяник обыкн. |
85 |
84.8 |
4 |
19.4 |
65.4 |
0.68807 |
0.56124 |
Ромашка |
70 |
70.0 |
5 |
19.8 |
50.1 |
1.57086 |
0.64168 |
Клевер |
185 |
185.4 |
2 |
30.9 |
154.5 |
0.72374 |
0.56612 |
Тысячелистник |
145 |
145.0 |
3 |
40.1 |
104.9 |
0.97894 |
0.93854 |
Всего |
1195 |
1195.5 |
0 |
306.1 |
889.4 |
0.61712 |
0.87695 |
По трем створам наблюдений число видов травяных растений различно (7, 4 и 5).
Распределение видов травяных растений по массе. Из статистической экологии [4] известно, что в ранговом распределении, например видов в биотопе, наилучшим является случай, когда за нулевой ранг принимается значение показателя по сумме видов. По массе проб травы с пробной площадки в 4 м2, после рассортировки травы по видам растений, так и получилось. Общая закономерность имеет формулу
, (3)
где mr - ранговое распределение видов травяных растений по массе, г; mr=0 - общая масса всех видов растений в пробе, г; mr=∞ - масса неучтенных видов растений в пробе, г; r - ранг вида растения в пробе r = 0, 1, 2, 3, ..., или рейтинговое место; I = 1, 2, 3, ..., по массе сырой или сухой пробы травы, а также по массе влаги.
Для первого створа были получены уравнения:
сырая трава (рис. 3а) mr = 2296,3303 exp (-0,84318 r 0,69122) -51,1175; (4)
сухая трава (рис. 3б) mcr = 638,8185 exp (-0,71948 r 1,37926) -32,8366; (5)
масса влаги (рис. 4) mgr = 1835,4548 exp (-0,75175 r 0,47694) -261,3975. (6)
а) сырая трава б) сухая трава
Рис. 3. Графики рангового распределения зеленой массы (а) и сена (б) по видам растений в пробе травы на правой стороне первого гидрометрического створа реки Ировка
Рис. 4. Графики рангового распределения массы влаги в сырой траве по видам растений
в пробе травы на правой стороне первого гидрометрического створа реки Ировка
Знак свободного члeна меняется. Отрицательный знак показывает потенциальные возможности у конкретного видового состава растений на данной пробной площадке. Поэтому можем сделать вывод о том, что по сырой массе и массе влаги имеются резервы повышения продуктивности пойменного луга. Из-за влияния высоты берега есть дефицит влаги 261,4/4 = 65,35 г/м2 или же на 100×261,4 / 1574,4 = 16,60 %.
На втором створе картина иная, хотя формулы аналогичны:
сырая трава (рис. 5а) mr = 2794,1461 exp (-0,21016 r 3,15373) + 35,0831; (7)
сухая трава (рис. 5б) mcr = 869,0147 exp (-0,19811 r 3,22701) + 6,8171; (8)
масса влаги (рис. 6) mgr = 1939,3545 exp (-0,22094 r 3,09057) + 28,2491. (9)
а) сырая трава б) сухая трава
Рис. 5. Графики рангового распределения массы по видам растений
в сырой (а) и сухой (б) пробе травы на правой стороне второго гидрометрического створа реки Ировка
Рис. 6. Графики рангового распределения массы влаги по видам растений в пробе травы на правой стороне второго гидрометрического створа реки Ировка
третий створ хаpaктеризуется уравнениями:
сырая трава (рис. 7а) mr = 1098,5251 exp (-0,58576 r 2,06599) + 96,9290 (10)
сухая трава (рис. 7б) mcr = 279,6683 exp (-0,52362 r 2,98152) + 26,4319; (11)
масса влаги (рис. 8) mgr = 821,8558 exp (-0,60678 r 1,83102) + 68,1443. (12)
а) сырая трава б) сухая трава
Рис. 7. Графики рангового распределения массы по видам растений
в сырой (а) и сухой (б) пробе травы на правой стороне третьего гидрометрического створа реки Ировка
Рис. 8. Графики рангового распределения массы влаги в траве по видам растений в пробе травы на правой стороне третьего гидрометрического створа реки Ировка
Из графиков видно, что каждый створ имеет свой «хаpaктер». Он определяется параметрами a1 и a2 модели типа (3). Из их значений в предыдущих формулах видно, что первый створ быстрее по массе убывает среди видового разнообразия, но все же имеет семь видов растений. Второй створ имеет наименьшее количество видов - пять, но с низкой активностью убывания массы. Третий створ является средним среди других.
Наглядное сравнение видно из двумерных графиков на рис. 9, рис. 10 и рис. 11.
Рис. 9. Поверхность отклика массы проб срезанной травы по видам растений
и динамике сушки по площадкам, расположенных в первом створе наблюдений вдоль течения реки
Рис. 10. Поверхность отклика массы проб срезанной травы по видам растений
и динамике сушки по площадкам, расположенных во втором створе наблюдений вдоль течения реки
Рис. 11. Поверхность отклика массы проб срезанной травы по видам растений и динамике сушки по площадкам, расположенных в третьем створе наблюдений вдоль течения реки
Таким образом, поведение травяных растений вполне можно изучать по динамике сушки отдельных частей пробы травы по видам растений.
Изучение видового состава трав и продуктивности прируслового пойменного луга реки Ировка (табл. 3) показало, что они в значительной степени зависят от степени антропогенной нагрузки.
Таблица 3
Долевое участие видов травяных растений в продуктивности прируслового пойменного луга
Виды травяных растений |
I створ Слабая антропогенная нагрузка |
II створ Сильная антропогенная нагрузка |
III створ Средняя антропогенная нагрузка |
|||
Долевое участие вида в продуктивности вида |
||||||
т/га |
% |
т/га |
% |
т/га |
% |
|
Белоус (Nardus stricta) |
2.35 |
41.81 |
0.58 |
30.05 |
1.78 |
59.53 |
Ромашка (Matricária ) |
0.80 |
14.21 |
- |
- |
0.18 |
6.02 |
Мать и мачеха (Tussilago farfara) |
1.34 |
23.84 |
- |
- |
- |
- |
Тысячелистник (Achillea) |
0.49 |
8.72 |
- |
- |
0.36 |
12.04 |
Клевер (Trifolium) |
0.41 |
7.30 |
1.16 |
60.10 |
0.46 |
15.39 |
Хвощ (Equisetum arvense) |
0.14 |
2.49 |
- |
- |
- |
- |
Подорожник (Plantago) |
0.09 |
1.60 |
0.06 |
3.11 |
- |
- |
Одуванчик (Taraxacum) |
- |
- |
0.13 |
6.74 |
- |
- |
Нивяник обыкн. (Leucanthemum vulgare) |
- |
- |
- |
- |
0.21 |
7.02 |
Суммарная продуктивность луга |
5.62 |
100 |
1.93 |
100 |
3.00 |
100 |
Наибольшее разнообразие видов (7 видов) и урожайность 5,62 т/га отмечено при самой низкой антропогенной нагрузке вдали от населенного пункта - I створ. Наименьшее разнообразие видов (4 вида) и самая низкая урожайность 1,92 т/га - при самой высокой антропогенной нагрузке вблизи автомобильного моста через реку и населенного пункта Яндемирово - II створ.
Список литературы
- Бондаренко, Ю.В. Методологические основы систем адаптивно-ландшафтных мелиораций / Ю.В. Бондаренко // Основы рационального природопользования: Сб. научных работ Междунар. научно-пpaкт. конф. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов: Издательский центр «Наука», 2007. - С. 3-8.
- Мазуркин, П.М. Модели кадастровой стоимости сельскохозяйственных угодий / П.М. Мазуркин, С.И. Михайлова // Успехи современного естествознания. - 2009. - №12. - с. 34-40.
- Мазуркин, П.М. Прогнозирование продуктивности сельскохозяйственных угодий / П.М. Мазуркин, С.И. Михайлова // Успехи современного естествознания. - 2010. №1. - с. 149-153.
- Мазуркин, П.М. Статистическая экология / П.М. Мазуркин: Учебное пособие. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 308 с.
Статья подготовлена и опубликована при поддержке гранта 3.2.3/4603 МОН РФ
В статье рассматривается особенность сократовского диалога в контексте идей педагогической антропологии. Методологическим принципом современного педагогического знания является антропологический принцип, и в этой связи диалог как универсальная форма общения участников образовательного процесса приобретает особую значимость. Представлены особенности сократического философского диалога, которые объясняют закономерность выстраивания отношений в системе «человек – человек» в ситуации передачи имеющегося опыта. ...
01 05 2024 3:23:39
Статья в формате PDF 114 KB...
29 04 2024 12:46:51
Культуру Русского зарубежья невозможно представить без журналистики, одно из значительных мест в которой занимает журнал «Вестник», основанный во Франции в 1925 году как печатный орган Русского Студенческого Христианского Движения за рубежом и верно следовавший своей основной цели – объединению верующей молодежи для служения православной церкви и защиты ее и веры – все эти годы. На сегодняшний день «Вестник» – не только старейший журнал Русского зарубежья, но и одно из немногих изданий, без которого она была бы много беднее. ...
28 04 2024 13:47:56
Статья в формате PDF 100 KB...
25 04 2024 17:22:39
24 04 2024 17:42:59
Проведен сравнительный спектральный анализ биоэлектрической активности головного мозга по данным электроэнцефалографии (ЭЭГ) и индукционной магнитоэнцефалографии (МЭГИ) пациентов с хронической формой ишемической нейрооптикопатии и глаукомой. Выявлен ряд особенностей, хаpaктеризующих наличие данных видов патологий у исследуемых, проявляющихся десинхронизацией работы полушарий, а так же повышением амплитуды спектральной оценки определенных частотных диапазонов МЭГИ и ЭЭГ. У пациентов с ишемической нейрооптикопатией выявлены признаки усиления тонуса адренорецепторов артериальных сосудов, а так же увеличение амплитуды медленных электрических потенциалов. Наличие глаукомы хаpaктеризовалось усилением тонус адренорецепторов гладкой мускулатуры, а так же ослаблением парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы. Сравнительный анализ не показал статистически значимых отличий показателей МЭГИ и ЭЭГ. ...
23 04 2024 20:34:50
20 04 2024 22:49:50
18 04 2024 20:57:48
Для растущих деревьев как живых организмов при оценке их пригодности для создания здоровой лесной среды дополнительно следует учитывать существенные биотехнические признаки, отличающиеся от понимания древостоя как склада кругляка. ...
17 04 2024 17:17:12
Статья в формате PDF 104 KB...
16 04 2024 16:57:14
Статья в формате PDF 179 KB...
15 04 2024 15:14:34
Статья в формате PDF 170 KB...
14 04 2024 18:24:10
Статья в формате PDF 348 KB...
13 04 2024 2:59:45
Статья в формате PDF 244 KB...
11 04 2024 1:59:12
Статья в формате PDF 112 KB...
10 04 2024 5:51:23
Статья в формате PDF 122 KB...
09 04 2024 11:26:24
Статья в формате PDF 113 KB...
08 04 2024 1:41:57
Статья в формате PDF 103 KB...
07 04 2024 9:15:36
Статья в формате PDF 261 KB...
06 04 2024 14:51:19
Статья в формате PDF 116 KB...
05 04 2024 11:58:59
Статья в формате PDF 123 KB...
04 04 2024 7:19:17
Статья в формате PDF 118 KB...
03 04 2024 7:28:25
Статья в формате PDF 113 KB...
02 04 2024 6:31:36
Статья в формате PDF 188 KB...
01 04 2024 3:10:54
Статья в формате PDF 121 KB...
31 03 2024 4:11:13
Статья в формате PDF 265 KB...
30 03 2024 7:36:24
Статья в формате PDF 300 KB...
29 03 2024 22:26:56
В сообщении представлены сведения о трaнcформации населения охотничье-промысловых млекопитающих при освоении Чаяндинского лицензионного участка (Западная Якутия). Материалы собраны в 2009–2011 гг. В результате проведенных учетных работ и опросных сведений на территории лицензионного участка выявлено обитание 10 видов охотничье-промысловых млекопитающих из 20 видов, обитающих на территории Западной Якутии. На настоящий момент существенных изменений численности охотничье-промысловых животных на лицензионном участке не происходит. В целом воздействие геологоразведочных работ на нефть и газ носят локальный хаpaктер. ...
28 03 2024 21:59:38
Статья в формате PDF 123 KB...
27 03 2024 2:32:19
Статья в формате PDF 121 KB...
26 03 2024 12:27:39
Статья в формате PDF 136 KB...
25 03 2024 0:13:53
Статья в формате PDF 156 KB...
24 03 2024 12:26:50
С помощью микроспектральных флуоресцентно-гистохимических методов в тучных клетках эндометрия тела и шейки матки крыс дифференцированы гистамин, серотонин и катехоламины. Определено содержание указанных моноаминов в различные фазы пoлoвoго цикла. Тучные клетки шейки матки по сравнению с ее телом хаpaктеризуются более высоким уровнем моноаминов. Содержания катехоламинов и серотонина в точках зондирования хаpaктеризуются высокой степенью линейной корреляции во все стадии пoлoвoго цикла. Установлена высокая степень положительного хроносопряжения динамики изменений содержания гистамина в тучных клетках и эпителиоцитах эндометрия. Предполагается, что тучные клетки выступают в качестве регулятора биоаминового обмена в эндометрии в течение пoлoвoго цикла. ...
23 03 2024 21:23:56
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::