Использование методов фитоиндикации для оценки связи содержания азота в растениях с условиями их произрастания (на примере лесов южного Подмосквья)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выявлена связь химического состава растений с условиями их произрастания. Исследование проведено по материалам геоботанических описаний 15 пробных площадок размером 100 м2 в подзоне хвойно-широколиственных лесов на юге Московской области. С применением двух методов фитоиндикации (по индикаторным видам Воробьева-Погребняка и по шкале Цыганова) получена оценка богатства почв. Определено содержание азота в органах растений, образцах лесной подстилки и почвы. Анализ данных показал наличие корреляции между типами лесорастительных условий и баллами по шкале богатства почв азотом Цыганова для условий Южного Подмосковья. Содержание азота в лесной подстилке имеет высокую достоверную связь с типами условий местообитания. Показано, что растения из местообитаний, более богатых азотом по шкале Цыганова, имеют более высокое содержание азота в листьях, стеблях и корневищах, чем растения, произрастающие в почвенных условиях с меньшим количеством азота. Проведенное исследование подтверждает правомерность использования фитоиндикационных шкал для оценки богатства почв.

Об авторах

Е. В. Зубкова

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: zubkova@pbcras.ru
Россия, 142290, Московская обл., Пущино, Институтская ул., 2/2

М. Н. Стаменов

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: stamenov@pbcras.ru
Россия, 142290, Московская обл., Пущино, Институтская ул., 2/2

И. В. Припутина

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: priputina@pbcras.ru
Россия, 142290, Московская обл., Пущино, Институтская ул., 2/2

В. И. Грабовский

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”; Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: wgrabo57@gmail.com
Россия, 142290, Московская обл., Пущино, Институтская ул., 2/2; Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

Список литературы

  1. [Archegova et al.] Арчегова И.Б., Заболоцкая Т.Г., Кононенко A.B., Русанова Г.В., Слобода A.B., Юдинцева И.И. 1975. Продуктивность и круговорот элементов в фитоценозах Севера. Л. 130 с.
  2. [Avtomaticheskiy…] Автоматический расчет U-критерия Манна–Уитни. Электронный ресурс. https://www.psychol-ok.ru/statistics/mann-whitney/ (дата обращения 12.04.2022).
  3. [Babeshina et al.] Бабешина Л.Г., Рогова Н.С., Рыжакова Н.К., Зверев А.А., Меркулов В.Г. 2011. Корреляционная зависимость между содержанием химических элементов в сфагновых мхах и их экологическими оптимумами по трофности и увлажнению. – Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2 (14): 122–131.
  4. [Barmin et al.] Бармин А.Н., Иолин М.М., Шарова И.С., Старичкова К.А., Сорокин А.Н., Николайчук Л.Ф., Голуб В.Б. 2010. Использование шкал Л.Г. Раменского и DCA-ординации для индикации изменений условий среды в Волго-Ахтубинской пойме. – Изв. Самарского науч. Центра РАН. 11. 1 (4): 577–582.
  5. [Bekmansurov, Zhukova] Бекмансуров М.В., Жукова Л.А. 2000. Индикационные возможности видов растений и экологические шкалы. – Полевой экологический практикум. Уч. пособие. Ч. 1. Йошкар-Ола. С. 58–67.
  6. [Bogatyrev et al.] Богатырев Л.Г., Свентицкий И.А., Шарафутдинов Р.Н., Степанов А.Л. 1998. Лесные подстилки и диагностика современной направленности гумусообразования в различных природных зонах. – Почвоведение. 7: 864–875.
  7. [Bogatyrev et al.] Богатырев Л.Г., Демин В.В., Матышак Г.В., Сапожникова В.А. 2004. О некоторых теоретических аспектах исследования лесных подстилок. – Лесоведение. 4: 17–29.
  8. Bondar O., Rumiantsev М., Tkach L., Obolonyk I. 2020. Prevailing forest types in the river catchments within the Left-Bank Forest-Steppe zone, Ukraine – Folia Forestalia Polonica, A, 62 (2): 100–113. https://doi.org/10.2478/ffp-2020-0011
  9. [Buzuk] Бузук Г.Н. 2018. Фитоиндикация с применением экологических шкал и регрессионного анализа: сравнение методик расчета. – Вестник фармации. 4 (82): 38–43.
  10. [Czerepanov] Черепанов С.К. 1995. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб. 992 с.
  11. [Dіdukh, Plyuta] Дідух Я.П., Плюта П.Г. 1994. Фітоіндикація екологічних факторів. Київ. 280 с.
  12. Diekmann M. 2003. Species indicator values as an important tool in applied plant ecology – a review. – Basic Appl. Ecol. 4: 493–506.
  13. [Dmitrakov] Дмитраков Л.М. 1979. Почвенный покров биосферных пикетов Пущинского Биосферного стационара. – В кн.: Экосистемы Южного Подмосковья. М. С. 70–77.
  14. Ellenberg H., Weber H.E., Düll R., Wirth V., Werner W., Paulißen D. 1991. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. – Scr. Geobot. 18: 1–248.
  15. Frolov P.V., Shanin V.N., Zubkova E.V., Bykhovets S.S., Grabarnik P.Ya. 2020a. CAMPUS-S – The model of ground layer vegetation populations in forest ecosystems and their contribution to the dynamics of carbon and nitrogen. I. Problem formulation and description of the model. – Ecol. Modell. 431: 109184. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109184
  16. Frolov P.V., Zubkova E.V., Shanin V.N., Bykhovets S.S., Mäkipää R., Salemaa M. 2020b. CAMPUS-S – The model of ground layer vegetation populations in forest ecosystems and their contribution to the dynamics of carbon and nitrogen. II. Parameterization, validation and simulation experiments. – Ecol. Modell. 431: 109183. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109183
  17. Frolov P., Shanin V., Zubkova E.V., Salemaa M., Mäkipää R., Grabarnik P. 2021. Predicting biomass of bilberry (Vaccinium myrtillus) using rank distribution and root-to-shoot ratio models. – Plant Ecol. https://doi.org/10.1007/s11258-021-01199-1
  18. [Gostev] Гостев В.В. 2020. Фитоиндикация экологического режима на выработанном песчаном карьере. – В кн.: Белозерские чтения. Материалы Всероссийской (с международным участием) научно-практической конф., посвященной 120-летию со дня рождения ученого-флориста П.И. Белозерова. Кострома. С. 67–72.
  19. [Grokhlina, Khanina] Грохлина Т.И., Ханина Л.Г. 2015. О компьютерной обработке геоботанических описаний по экологическим шкалам. – В кн.: Материалы IV национальной науч. конф. с междунар. участием. Математическое моделирование в экологии, 18–22 мая 2015 г. Пущино. С. 63–64.
  20. [Groshev et al.] Грошев Б.И., Синицын С.Г., Мороз П.И., Сеперович И.П. 1980. Лесотаксационный справочник. 2-е изд., перераб. М. 288 с.
  21. [Ipatov] Ипатов В.С. 2014. Использование шкал Раменского и Цыганова для экологической оценки растительных сообществ. – Бот. журн. 99 (4): 476–482.
  22. [Ipatov, Mirin] Ипатов В.С., Мирин Д.М. 2008. Описание фитоценоза: Методические рекомендации. СПб. 71 с.
  23. [Karpov] Карпов В.Г. 1969. Экспериментальная фитоценология темнохвойной тайги. Л. 335 с.
  24. [Khanina] Ханина Л.Г. 2019. Классификация типов лесорастительных условий по индикаторным видам Воробьева-Погребняка база данных и опыт анализа лесотаксационных данных. – Вопр. лесн. науки. 2 (4): 1–30.
  25. [Komarov, Zubkova] Комаров А.С., Зубкова Е.В. 2012. Динамика распределения экологических ниш в сообществах лесных растений при сукцессии. – Математическая биология и биоинформатика. 7 (1): 152–161.
  26. [Komarova et al.] Комарова Т.А., Тимощенкова Е.В., Прохоренко Н.Б., Ащепкова Л.Я., Яковлева А.Н., Судаков Ю.Н., Селедец В.П. 2003. Региональные экологические шкалы для лесной растительности Дальнего Востока. Владивосток. 277 с.
  27. [Korolyuk] Королюк А.Ю. 2007. Использование экологических шкал в геоботанических исследованиях. – В кн.: Актуальные проблемы геоботаники. III Всероссийская школа-конференция. Лекции. Петрозаводск. С. 176–197.
  28. [Kozlovskiy et al.] Козловский Б.А., Малахов А.Я., Панащенко К.А., Перн А.К. 1959. Справочник лесоустроителя. М.-Л. С. 148–150.
  29. Landolt E. 1977. Okologische Zeigerwerts zur Sweizer Flora. – Veroff. Geobot. Inst. ETH. Zurich. 64: 1–208.
  30. Landolt E., Beat Bäumler A., Erhardt O., Hegg F., Klötzli Walter, Lämmler M., Nobis, Rudmann-Maurer K., Schweingruber F., Theurillat J.-P., Urmi E., Vust M., Wohlgemuth T. 2010. Flora indicativa. – Ökologische Zeigerwerte und biologische Kennzeichen zur Flora der Schweiz und der Alpen. Bern. S. 378.
  31. [Larin] Ларин И.В. 1953. Определение почв и сельскохозяйственных угодий по растительному покрову. М. 124 с.
  32. [Lesoustroitel’naya…] Лесоустроительная инструкция. Приложение к Приказу МПР РФ от 6 февраля 2008 N31. 2008. https://doi.org/https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/12061628/ (дата обращения 31.03.2022).
  33. [Maevskiy] Маевский П.Ф. 2014. Флора средней полосы европейской части России. 11-е изд. М. 635 с.
  34. Mann H.B., Whitney D.R. 1947. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. – Annals of Mathematical Statistics. 18: 50–60.
  35. [Migunova] Мигунова Е.С. 1993. Леса и лесные земли (количественная оценка взаимосвязей). М. 364 с.
  36. [Morozova] Морозова Р.М. 1971. Химический состав растений еловых и березовых лесов Карелии. – В кн.: Лесные растительные ресурсы Южной Карелии. Петрозаводск. С. 57–66.
  37. [Nadporozhskaya et al.] Надпорожская М.А., Зубкова Е.В., Фролов П.В., Быховец С.С., Чертов О.Г. 2018. Соподчиненность почвенных условий и растительных сообществ в сосняках как следствие действия комплекса факторов. – Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2: 122–138.
  38. [Normativy…] Нормативы для таксации лесов центрального и южного районов европейской части Российской Федерации (справочник). 1993. М. 418 с.
  39. [Osnovnye…] Основные положения организации и развития лесного хозяйства Московской области. 1999. М. С. 97–98.
  40. Persson S. 1981. Ecological Indicator Values as an Aid in the Interpretation of Ordination Diagrams. – J. Ecology. 69 (1): 71–84.
  41. [Pochvennye…] Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. 2006. М. 568 с.
  42. [Pogrebnyak] Погребняк П.С. 1955. Основы лесной типологии. Киев: 456 с.
  43. [Polevaya…] Полевая геоботаника. 1964. М.–Л. 535 с.
  44. [Priputina et al.] Припутина И.В., Зубкова Е.В., Комаров А.С. 2015. Ретроспективная оценка динамики обеспеченности почв азотом сосновых лесов ближнего Подмосковья по данным фитоиндикации. – Лесоведение. 3: 172–181.
  45. [Priputina et al.] Припутина И.В., Фролова Г.Г., Шанин В.Н., Мякшина Т.Н., Грабарник П.Я. 2020. Распределение органического вещества и азота в дерново-подбурах Приокско-Террасного заповедника и его связь со структурой лесных фитоценозов. – Почвоведение. 8: 921–933. https://doi.org/10.31857/S0032180X20080122
  46. Priputina I., Zubkova E., Shanin V., Smirnov V., Komarov A. 2014. Evidence of plant biodiversity changes as a result of nitrogen deposition in permanent pine forest plots in central Russia. – Ecoscience. 21 (3–4): 286–300.
  47. [Ramenskiy] Раменский Л.Г. 1971 (1924). Основные закономерности растительного покрова и методы их изучения. – Вестн. опытного дела Средне-Черноземной обл. Январь-февраль. Воронеж. С. 37–73: по изд. 1924 г. Избранные работы. Проблемы и методы изучения растительного покрова. Л. С. 5–33.
  48. [Ramenskiy et al.] Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипов Н.А. 1956. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М. 472 с.
  49. [Remezov et al.] Ремезов Н.П., Быкова Л.Н., Смирнова К.М. 1959. Потребление и круговорот азота и зольных элементов в лесах европейской части СССР. М. 284 с.
  50. [Seledets] Селедец В.П. 2000. Метод экологических шкал в ботанических исследованиях на Дальнем Востоке России. Владивосток. 248 с.
  51. [Seledets] Селедец В.П. 2011. Экологическая оценка территории Дальнего Востока России по растительному покрову. Владивосток. 386 с.
  52. [Shanin et al.] Шанин В.Н., Шашков М.П., Иванова Н.В., Быховец С.С., Грабарник П.Я. 2018. Исследование структуры древостоев и микроклиматических условий под пологом леса на постоянной пробной площади в Приокско-Террасном заповеднике. – Труды Приокско-Террасного заповедника. 7: 72–85.
  53. Shanin V., Grabarnik P., Shashkov M., Ivanova N., By-khovets S., Frolov P., Stamenov M. 2020. Crown asymmetry and niche segregation as an adaptation of trees to competition for light: conclusions from simulation experiments in mixed boreal stands. – Mathematical and Computational Forestry and Natural-Resource Sciences. 12 (1): 26–49.
  54. Shirokikh P.S., Martynenko V.B. 2009. Comparison of different ecological scales with respect to efficiency in assessing ecological conditions in forests of the Southern Ural Region. – Russian Journal of Ecology. 40 (7): 457–465.
  55. [Sozinov] Созинов О.В. 2018. Фитоиндикация в ботаническом ресурсоведении: качественные и количественные характеристики лекарственных растений на эколого-ценотических градиентах: Дис. … докт. СПб. 268 с.
  56. [Tsatsenkin] Цаценкин И.А. 1967. Экологические шкалы для растений пастбищ и сенокосов горных и равнинных районов Средней Азии, Алтая и Урала. Душанбе. 226 с.
  57. [Tsenofond] Ценофонд. 2006. http://cepl.rssi.ru/bio/flora/ecoscale.htm (дата обращения 31.03.2022).
  58. [Tsyganov] Цыганов Д.Н. 1976. Экоморфы флоры хвойно-широколиственных лесов. М. 60 с.
  59. [Tsyganov] Цыганов Д.Н. 1983. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. М. 196 с.
  60. Tyler T., Herbertsson L., Olofsson J., Olsson P.A. 2021. Ecological indicator and traits values for Swedish vascular plants. – Ecological Indicators. 120: 1–13.
  61. [Vakurov, Polyakova] Вакуров А.Д., Полякова А.Ф. 1982. Круговорот азота и минеральных элементов в низкопродуктивных ельниках северной тайги. – В кн.: Круговорот химических веществ в лесу. М. С. 20–43.
  62. [Viktorov] Викторов С.В. 1955. Использование геоботанического метода при геологических и гидрогеологических исследованиях. М. 227 с.
  63. [Vinogradov] Виноградов Б.В. 1964. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М. 328 с.
  64. [Vorob’ev] Воробьев Д.В. 1953. Типы лесов европейской части СССР. Киев. 452 с.
  65. [Zaugol’nova, Morozova] Заугольнова Л.Б., Морозова О.В. 2006. Типология и классификация лесов Европейской России: методические подходы и возможности их реализации. – Лесоведение. 1: 34–48.
  66. [Zaugol’nova et al.] Заугольнова Л.Б., Быховец С.С., Баринов О.Г., Баринова М.А. 1998. Верификация балловых оценок местообитаний по некоторым параметрам среды. – Лесоведение. 5: 48–58.
  67. [Zhukova et al.] Жукова Л.А., Дорогова Ю.А., Турмухаметова Н.В., Гаврилова М.Н., Полянская Т.А. 2010. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений. Йошкар-Ола. 368 с.
  68. [Zolotova, Ivanova] Золотова Е.С., Иванова Н.С. 2015. Использование шкал Д.Н. Цыганова для анализа экологического пространства типов леса Среднего Урала. – Фундаментальные исследования. 2–23: 5114–5119.
  69. [Zubkova] Зубкова Е.В. 2011. О некоторых особенностях диапазонных экологических шкал растений Д.Н. Цыганова. – Изв. Самарского науч. центра РАН. 13 (5): 48–53.
  70. [Zubkova] Зубкова Е.В. 2012. Долговременная динамика видов лесных растений с различной шириной экологических ниш на постоянной пробной площади в сосняке с дубом и липой в Воронежском заповеднике. – Изв. Самарского науч. центра РАН. 14 (5): 49–55.
  71. [Zubkova et al.] Зубкова Е.В., Ханина Л.Г., Грохлина Т.И., Дорогова Ю.А. 2008. Компьютерная обработка геоботанических описаний по экологическим шкалам с помощью программы EcoScaleWin: Уч. пособие. Йошкар-Ола. 96 с.
  72. [Zubkova et al.] Зубкова Е.В., Быховец С.С., Стаменов М.Н., Фролов П.В. 2022а. Оценка световых условий под пологом для моделирования напочвенного покрова и возобновления деревьев. – В кн.: Седьмая национальная науч. конф. с междунар. участием “Математическое моделирование в экологии” (ЭКОМАТМОД-2021) 11.11.2021, Пущино (Московская обл.). Пущино. С. 40–42.
  73. [Zubkova et al.] Зубкова Е.В., Фролов П.В., Быховец С.С., Надпорожская М.А., Фролова Г.Г. 2022b. Мозаичность ценопопуляций черники и брусники и динамика органического вещества почвы в сосняках Южного Подмосковья. – Лесоведение. 1: 34–46.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (58KB)
Метаданные
3.

Скачать (58KB)
Метаданные

© Е.В. Зубкова, М.Н. Стаменов, И.В. Припутина, В.И. Грабовский, 2023