1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Ботанический журнал
  4. T. 108, № 10, 2023

Ботанический журнал, 2023, T. 108, № 10, стр. 896-913

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

Е. В. Зубкова 1, *, М. Н. Стаменов 1, **, И. В. Припутина 1, ***, В. И. Грабовский 1, 2, ****

1 Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”
142290 Московская обл., Пущино, Институтская ул., 2/2, Россия

2 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН
117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14, Россия

* E-mail: zubkova@pbcras.ru
** E-mail: stamenov@pbcras.ru
*** E-mail: priputina@pbcras.ru
**** E-mail: wgrabo57@gmail.com

Поступила в редакцию 16.06.2022
После доработки 28.09.2023
Принята к публикации 10.10.2023

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.

Ключевые слова: тип лесорастительных условий, шкала Цыганова, травяно-кустарничковый ярус

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 материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Ботанический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал