Московский экономический журнал 10/2020

image_pdfimage_print

УДК 631. 95

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10674

БИОРЕСУРСЫ АГРОЭКОСИСТЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

BIORESOURCES OF AGROECOSYSTEM AT VARIOUS
METHODES OF USE

Мязин Николай Георгиевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Парахневич Татьяна Михайловна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-7815-3785, tatyana.1701@mail.ru

Стекольникова Нина Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9796-759х, stekolnikova-nv@mail.ru

Волошина Елена Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-8730-8822, lena.volo@mail.ru

Харьковская Элен Вячеславовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-1194-5635, constance24@yandex.ru

Myazin Nikolay G., doctor of agriculture sciences, professor,  of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Parakhnevich Tatiana M., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-7815-3785, tatyana.1701@mail.ru

Stekolnikova Nina V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9796-759х, stekolnikova-nv@mail.ru

Voloshina Elena V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-8730-8822, lena.volo@mail.ru

Kharkovskaya Helen V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-1194-5635, constance24@yandex.ru

Аннотация. В статье представлены многолетние результаты (2001-2018 гг.) изучения видового разнообразия биологических ресурсов агроэкосистем и потенциала их использования в условиях Центрального Черноземья. Внимание уделено видовому составу сегетальных растений в одновидовом и бинарном агроценозах озимой пшеницы, интродукции растений, биоразнообразию на разновозрастных залежах. При проведении данной работы применялся стандартный набор методик: фенологические наблюдения и учеты, анализ флористического состава, химико-аналитические и сравнительные методы. Установлено, что сегетальная растительность агроценоза озимой пшеницы представлена 19 видами, относящимися к 9 семействам. Формирование бинарного посева обеспечивает снижение засоренности на 42,5% с сохранением видового разнообразия сегетальных растений и повышением урожайности озимой пшеницы на 19,9% в сравнении с одновидовым посевом. Интродукция окопника лекарственного в агроэкосистемы Центрального Черноземья позволяет расширить ассортимент высокоурожайных кормовых и медоносных растений. Использование его биомассы для мульчирования агроценозов картофеля обеспечивает повышение урожайности данной культуры до 44,4%. Длительные исследования на залежах показали, что с течением времени видовое богатство продуцентов постепенно снижается. При абсолютно заповедном режиме создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности, но, при этом, интенсивность восстановительных сукцессий различна. На 30-летней залежи самой многочисленной и стабильной является группа мезофитной лугово-степной растительности. На более молодой 22-летней залежи отмечена тенденция к сокращению доли луговой флоры и увеличению площади, занятой кленом американским. Следовательно, на залежах целесообразно возобновление сельскохозяйственной деятельности, что позволит предотвратить зарастание необрабатываемых земель древесно-кустарниковой растительностью. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о необходимости углубленного изучения биологического разнообразия, его функций в экологических процессах, оказывающих значительное влияние на продуктивность, устойчивое развитие агроэкосистем и повышение уровня безопасности сельскохозяйственного производства.

Summary. The article presents the results of studying (2001-2018 years) the species diversity of biological resources in agroecosystems and the potential for their use in the conditions of the Central Black Soil Region. Attention is paid to the species composition of segetal plants in single-species and binary agrocenoses of winter wheat, plant introduction, biodiversity in uneven-aged abandoned fields. In carrying out this work, a standard set of methods was used: phenological observations and records, analysis of floristic composition, chemical-analytical and comparative methods. It was found that the segetal vegetation of the winter wheat agrocenoses is represented by 19 species belonging to 9 families. The formation of a binary sowing provides a decrease in weediness by 42.5% while maintaining the species diversity of segetal plants and an increase in the yield of winter wheat by 19.9 % ​​in comparison with single-species sowing. The introduction of  Symphytum officinale into the agroecosystems of the Central Black Soil Region makes it possible to expand the range of high-yielding forage and melliferous plants. The use of its biomass for mulching potato agrocenoses provides an increase in the yield of this crop by 44.4%. Long-term studies on abandoned fields have shown that over time, the species richness of producers gradually decreases. Under an absolutely reserved regime, conditions are created for the introduction of trees and shrubs into the herbage, but, at the same time, the intensity of recovery successions is different. On the 30 year old abandoned field, the most numerous and stable group is mesophytic meadow-steppe vegetation. On the 22nd year old abandoned fields, a tendency towards a decrease in the proportion of meadow flora and an increase the area occupied by Acer negundo was noted. Consequently, it is advisable to resume agricultural activity on abandoned fields, which will prevent overgrowth of uncultivated lands with trees and shrubs. Thus, the conducted studies allows to conclude that an immersed study of biological diversity, its functions in ecological processes that have a significant impact on productivity, sustainable development of agroecosystems and an increase in the level of safety of agricultural production, is necessary. 

Ключевые слова: сегетальные растения, бинарные посевы, интродукция, окопник лекарственный, залежь, сукцессия, флористический состав.

Keywords: segetal plants, binary crops, introduction, Symphytum officinale, abandoned field, succession, floristic composition. 

Введение. Биологические ресурсы являются важнейшей  компонентом среды обитания человека. Наиболее значимым ресурсом при ведении сельскохозяйственной деятельности является генетическое разнообразие растений, которое использовалось человечеством в течение многовековой истории своего существования для удовлетворения своих потребностей.

Темпы  утраты  генетических ресурсов в настоящее время  вызывают наибольшую обеспокоенность, так как постоянное снижение биоресурсной базы влечет человечество к потере адаптационного потенциала в современных экологических и  социально-экономических условиях.

Разнообразие видов  живых организмов, связанных между собой многочисленными функциональными и трофическими связями, в итоге определяет устойчивость природных и аграрных экосистем.  

Смещение экологического равновесия в агроэкосистемах, обусловленное снижением видового разнообразия, часто приводит к ослаблению  кибернетических механизмов, в числе которых, уменьшение численности и разнообразия обратных связей, переход к разомкнутым циклам биогенных веществ и энергии, снижение первичной биопродуктивности, смена биотических доминантов, чаще всего, за счет быстро размножающихся популяций вредных насекомых, растений, микроорганизмов, что в конечном итоге приводит к росту темпов  регрессии экосистем [1].

Цель исследований. Изучить видовое разнообразие биологических ресурсов агроэкосистем и определить потенциал их использования в условиях Центрального Черноземья.

Объекты и методы исследований. Для реализации поставленной цели были обобщены результаты многолетних научных исследований (2001-2018 гг.), полученных на кафедре агрохимии, почвоведения и агроэкологии Воронежского ГАУ. Экспериментальные работы были проведены в агроэкосистемах Центрального Черноземья.

Изучение состава сегетального компонента биоценоза проводили в одновидовом и бинарном посеве озимой пшеницы (сорт Безенчукская 380). Бинарный агроценоз создавали за счет подсева весной в агроценоз озимой пшеницы вики мохнатой (озимой) (сорт Глинковская). Норма высева бобового растения составляла 15 кг/га. Предшественник – черный пар.

Анализ количественного и видового состава сегетальных растений изучали с помощью учетных рамок площадью 1 м2 [2].

Увеличение биологического разнообразия агроэкосистем в условиях Центрального Черноземья за счет интродукции изучалось на примере окопника лекарственного (Symphytum officinale L.), семейство Бурачниковые  (Boraginaceae), в агроценозе которого проводили фенологические наблюдения, учет насекомых опылителей и нектарность по общепринятым методикам. Продолжительность и другие показатели цветения определяли путем этикетирования отдельных бутонов [3]. Учет урожая проводили путем взвешивания скошенной зеленой массы с делянки и одновременным отбором снопов для определения выхода сухого вещества и химического анализа.

Химический анализ растений проводили на содержание сырого протеина (ГОСТ 13496.4-93), сырого жира (ГОСТ 13496.15-97),  сырой клетчатки (ГОСТ 13496.2-91), золы и микроэлементов (ГОСТ 26225-95). Содержание кормовых единиц в надземной массе определяли на основании химических анализов и коэффициентов переваримости [4].

Исследования биоразнообразия на разновозрастных залежах проводились в течение 15 лет на территории Новоусманского района Воронежской области. На залежах 1990 г. и 1998  г. были заложены пробные площадки (5мх10м). Флористический состав растительных сообществ залежных экосистем изучали с помощью определителя флоры средней полосы европейской части России П.Ф. Маевского [5]. Названия растений приведены по сводке С.К. Черепанова [6]. Обилие видов оценивали по шкале Браун-Бланке. Жизненные формы растений выделяли по классификации И.Г. Серебрякова [7].

Для определения достоверности полученных результатов использовался дисперсионный анализ [8].

Результаты и обсуждение исследований. Одним из компонентов агроэкосистем являются сегетальные растения, которые в большинстве случаев рассматриваются как фактор ограничивающий урожай сельскохозяйственных культур. Разнообразие сорных растений очень велико, только в условиях Центрального Черноземья распространено более 250 видов, обладающих высокой конкурентностью и способностью приспосабливаться к неблагоприятным экологическим факторам.

В целях уничтожения сегетальных растений используют гербициды, что приводит к нарушению трофической структуры сообщества, функций почвенно-биотического комплекса, химическому загрязнению получаемой продукции, поверхностных и подземных вод и т.д.

С экологической точки зрения небольшая численность сегетальных растений  в составе агроценоза не только не оказывает отрицательного воздействия на культурное растение, но и выполняет ряд  положительных экологических функций [9].

В результате проведенных многолетних исследований установлено, что в составе агрофитоценозов озимой пшеницы Воронежской области в осенний период распространены яровые, зимующие и озимые сорные растения, принадлежащие к 7 семействам. Наибольшее число видов включали семейства Капустные (Brassicaceae) – 4 вида, Злаки (Gramineae) – 3 вида. Семейства Мареновые (Rubiaceae), Амарантовые (Amaranthaceae), Фиалковые (Violaceae), Гвоздичные (Caryophyllaceae) и Астровые (Asteroideae) были представлены по одному виду сегетальных растений.

В состав яровой группы входят просо куриное (Echinochloa crusgalli), звездчатка средняя (Stellaria media (L.) Vill.), подмаренник цепкий (Galium aparine L.), горчица полевая (Sinapis arvensis L.), марь белая (Chenopodium album L.). Зимующие сегеталы представлены ромашкой непахучей (Matricaria perforate L.), фиалкой полевой (Viola arvensis Murray), пастушьей сумкой (Capsella bursapastoris (L.) Medik), яруткой полевой (Thlaspi arvense L.), дескурайнией Софии (Descurainia Sophia L.), а озимые – метлицей обыкновенной (Apera spica venti L.) и кострецом ржаным (Bromus secalinus L.).

Доля зимующих сорных растений в составе сегетального сообщества агроценоза озимой пшеницы в данный период составляла 41,9%, озимых – 26,4%, а яровых – 31,7%.

Состав сегетальных растений в весенний период был представлен семействами Злаки (Gramineae), Амарантовые (Amaranthaceae), Капустные (Brassicaceae), Астровые (Asteroideae), Гречишные (Polygonaceae), Фиалковые (Violaceae), Пасленовые (Solanaceae), Мареновые (Rubiaceae), Гвоздичные (Caryophyllaceae). Доминирующими  являются зимующие и яровые ранние виды.

Изменение структуры агрофитоценоза озимой пшеницы за счет подсева вики мохнатой (озимой) обеспечивало перестройку компонентного состава сегетальной растительности. В бинарном посеве наблюдалось снижение численности  проса куриного (Echinochloa crusgalli L.), щетинника зеленого (Setaria viridis L. Beauv.), пастушьей сумки (Capsella bursapastoris L.), ярутки полевой (Thlaspi arvense L.), ромашки непахучей (Matricaria perforate Merat.), фиалки полевой (Viola arvensis Z.), подмаренника цепкого (Gallium aparine L.), звездчатки средней (Stellaria media L.). Их численность в сравнении с одновидовым посевом уменьшалась на 25,0-61,5%. Марь белая (Chenopodium album L.) и василек синий (Centaurea uganus L.) в агрофитоценозе не обнаружены. Численность сегетальных растений в бинарном агроценозе составляла 50,0 шт/м2 , что меньше чем в одновидовом посеве на 41,2%.

В фазе колошения озимой пшеницы состав сегетального сообщества расширяется за счет яровых поздних растений, таких как бодяк полевой (Cirsium arvense), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), паслен черный (Solanum nigrum L.). Увеличивается  и численность сорных растений. Однако минимальная она была так же в бинарном агроценозе и составляла 72,0 шт/м2, тогда как в одновидовом посеве 128 шт/м2.

Снижение засоренности в бинарном агроценозе происходит в результате более разнообразных  межпопуляционных взаимодействий между культурными и сегетальными растениями в разные периоды роста и развития.

Урожайность озимой пшеницы в бинарном агроценозе составила в 2016 году – 34,2 ц/га (НСР0,95 2,1), 2017 – 32,5  (НСР0,95 3,2), 2018 – 30,3 ц/га (НСР0,95 1,6) и превышала одновидовой агроценоз на 20,1, 18,3 и 21,4% соответственно.

Следует отметить, что недостаточно изучен вопрос накопления сегетальными растениями тяжелых металлов и радионуклидов. В литературных источниках отмечается, что для фиторемедиации агроэкосистем могут быть использованы такие растения как щирица запрокинутая, одуванчик лекарственный [10].

Для повышения устойчивости и продуктивности агроэкосистем используется интродукция растений. В последние годы особое внимание уделяется введению в состав агрофитоценозов продуцентов, обладающих лекарственными свойствами, которые широко используются в фармакологии. В условиях Центрального Черноземья к таким растениям относится окопник лекарственный [11].  

В ходе исследований было выявлено, что данная культура обладает высокой экологической пластичностью и хорошо развивается в условиях затенения, что является важным признаком для ее размещения вблизи лесных полос, в поймах рек с целью формирования экотонов и энтомологических микрозаказников.

Окопник является типичным раннецветущим энтомофильным растением. Цветение окопника начинается на две недели раньше других нектароносных культур, а высокая нектарность цветков и обилие пыльцы привлекает к цветущему растению большое количество насекомых, а также медоносных пчел.

Наблюдения показали, что наиболее интенсивная посещаемость данной  культуры опылителями приходится на первую половину его цветения. Объясняется это не только ежедневным нарастанием количества цветков в этот период, но и более высокой их нектарностью. Наибольшая посещаемость пчелами  культуры приходится на середину дня, что связано с наибольшим количеством свежераскрывшихся цветков, хорошо выделяющих нектар.

В изучаемых экологических условиях окопник возобновляет вегетацию сразу после схода снега, формируя пригодную к использованию в качестве корма биомассу к началу  мая.  При этом по качеству его зеленая масса не уступает бобовым травам, а по некоторым показателям превосходит их. В связи с чем он с успехом может быть использован для приготовления комбикормов. При благоприятных погодных условиях интродуцент формирует до трех укосов, обеспечивая продуктивность  до 32 т/га.

Анализ химического состава и питательности окопника показал, что наиболее ценным является корм, полученный в первый укос. Так содержание сырого протеина в растениях первого укоса практически в 2 раза превышало данный показатель в растениях в последующих укосах, а  клетчатки – в 2,5 раза.

В одном килограмме натурального корма в растениях с первого укоса содержалось 0,22 к.ед., со второго укоса 0,18 к.ед., с третьего – 0,10 к.ед., т.е.  на 18,2% и 54,5% ниже соответственно; переваримого протеина – 39,5 г, 20,4 г и 13,0 г, то есть более высокой питательностью обладают корма, полученные при первом укосе.

Кроме этого, проведенными исследованиями установлена эффективность применения биомассы окопника в качестве мульчирующего материала в агроценозах картофеля. Так, запасы продуктивной влаги в почве при использовании данного приема увеличивались по отношению к контролю  в фазу всходов на 10,2%, цветения – 11,4%, плодообразования – 4,7%, что в дальнейшем сказалось на увеличении продуктивности картофеля до 44,4%.

Что касается использования данного растения в качестве лекарственного сырья, то научный интерес к его изучению возрос в последние годы. Следует так же отметить, что данное растение может с успехом использоваться для биоремедиации загрязненных почв. Учитывая биологические особенности окопника, его целесообразно выращивать в индивидуальных предприятиях или крестьянско-фермерских хозяйствах.

В настоящее время изучение восстановительных сукцессий растительных сообществ особенно актуально в связи с изменениями экосистем в процессе интенсивного антропогенного воздействия [12]. Залежные экосистемы являются важным источником биологических ресурсов. Они могут использоваться в качестве сенокосов и пастбищ, приносить доход как источники ягод, грибов, лекарственных трав.

Согласно итогам Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 г. в Воронежской области площадь залежи составила 50193 га [13]. В то же время, проведенные И.Е. Смелянским исследования показали, что в 2010 г. фактическая площадь залежей на территории Воронежской области составляла 448,259 тыс. га [14]. Такое несоответствие данных обусловлено тем, что в некоторых субъектах РФ большая часть неиспользуемых земель не переводилась в другие угодья и согласно земельной статистике формально продолжает считаться пашней.

Выход из сельскохозяйственного оборота земель в таких масштабах с одной стороны имеет негативные социальные и экономические последствия, а с другой – из сельскохозяйственного оборота частично выпадают малоплодородные и деградированные почвы. При определенных условиях, на залежах происходит восстановление плодородия почв, нормализуется водный режим, повышается биоразнообразие и стабильность агроландшафта.

В ходе длительных исследований в Новоусманском районе на залежах разного возраста было установлено, что восстановительная сукцессия проходит по следующей схеме: бурьянистая → корневищная → корневищно-рыхлокустовая → древесно-кустарниковая стадии [15].

На ранней бурьянистой стадии зарастания залежей господствуют сорные однолетние и многолетние растения: осот полевой (Sonchus arvensis L.), ромашка непахучая (Tripleurospermum inodorum L.), икотник серый (Berteroa incana), бодяк полевой (Cirsium arvense L.), мелколепестник канадский (Erigeron canadensis L.), лебеда раскидистая (Atriplex hastata L.), татарник колючий (Onopordum acanthium L.), клевер пашенный (Trifolium arvense L.), коровяк метельчатый (Verbascum lychnitis L.), латук компасный (Lactuca serriola L.), крестовник Якова (Senecio jacobaea L.), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale F.H. Wigg.), гулявник Лезеля (Sisymbrium loeselii L.), цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.), донник лекарственный (Melilotus officinalis (L.) Pall.) [16].

На данной стадии сукцессии, в фитоценозах преобладают вредные и ядовитые растения, которые животными не поедаются. Следовательно, сформированная биомасса поступает в детритную пищевую сеть, обогащая почву органическим веществом, обеспечивая повышение активности ПБК. Органическая масса, поступившая на поверхность почвы, способствует восстановлению почвенного плодородия. Растения бурьянистой стадии обеспечивают снегозадержание, тем самым улучшая водный режим в весенне-летний период.

Следует отметить, что одуванчик лекарственный и донник лекарственный в современных условиях используются для фиторемедиации почвенного покрова, загрязненного тяжелыми металлами. Донник также широко применяется в агроценозах в качестве сидеральной культуры.     

На корневищной стадии сукцессии преобладают следующие виды: репешок обыкновенный (Agrimonia eupatoria L.), василек луговой (Centaurea jacea L.), горошек мышиный (Vicia cracca L.), молочай прутьевидный (Euphorbia virgata Waldst. & Kit.), пырей ползучий (Elytrigia repens L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.), ястребинка волосистая (Hieracium pilosella L.), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare L.), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), цмин песчаный (Helichrysum arenarium (L.) Moench.), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), клевер луговой (Trifolium pratense L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), земляника зеленая (Fragaria viridis Weston.), вероника дубравная (Veronica chamaedrys L.), подмаренник настоящий (Galium verum L.), вязель разноцветный (Coronilla varia L.), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.), люцерна серповидная (Medicago falcata L.), стальник полевой (Ononis arvensis L.), лапчатка серебристая (Potentilla argentea L.), синеголовник плосколистный (Eryngium planum L.) [17].

На данной стации сукцессии разнообразие популяций растений существенно возрастает. Увеличивается участие бобовых растений, таких как горошек мышиный, клевер ползучий, лядвенец рогатый, люцерна серповидная, которые занимают нижний ярус фитоценоза и характеризуются незначительным проективным покрытием. Будучи азотофиксирующими продуцентами, они обогащают почву биологическим азотом, существенно улучшая условия для роста и развития растений. Данные бобовые растения введены в культуру, селекционным путем получены их высокопродуктивные сорта, которые используются для создания сенокосов и пастбищ, а также кормовых севооборотов. Многие из перечисленных растений залежей являются лекарственными (репешок обыкновенный, тысячелистник обыкновенный, подмаренник настоящий, полынь обыкновенная, зверобой продырявленный, стальник полевой и др.) и используются в фармакологии.

На корневищно-рыхлокустовой стадии наряду с разнотравьем доминирующее положение начинают занимать дерновинные злаки: мятлик луговой (Poa pratensis L.), вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.), тимофеевка степная (Phleum phleoides (L.) Karst.), лисохвост луговой (Alopecurus patensis L.), кострец безостый (Bromopsis inermis Leyss.), овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.). Все они введены в культуру и широко используются в сельском хозяйстве.

Древесно-кустарниковая стадия характеризуется преобладанием следующих видов: клен американский (Acer negundo L.), яблоня лесная (Malus sylvestris Mill.), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior L.), вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.), шиповник собачий (Rosa canina L.), терн (Prunus spinosa L.), спирея иволистная (Spiraea salicifolia L.) [15].

Результаты исследований показали, что с течением времени видовое богатство залежей постепенно снижается. При отсутствии хозяйственной деятельности создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности. Причем, интенсивность восстановительных сукцессий на изучаемых залежах различна. На залежи 1990 г. преобладает мезофитная лугово-степная растительность и видовой состав относительно стабилен. Залежь 1998 г., несмотря на большое количество травянистых многолетников, перешла в древесно-кустарниковую стадию сукцессии. Здесь присутствуют относительно взрослые особи клена американского, но, при этом, сохранились признаки предыдущей корневищно-рыхлокустовой стадии. В данном случае определяющим фактором стало наличие клена американского в составе лесополос и его способность к активной инвазии на залежи с изреженным травянистым покровом.

Следует отметить, что на залежах, наряду с последовательной сменой доминирующих жизненных форм растений, будет претерпевать изменения и гетеротрофная часть биоценозов. При переходе агроценозов в залежи формируются благоприятные условия обитания, что приводит к возрастанию численности животных, изменению видовой, половой и возрастной структуры популяций.

Заключение.  В ходе проведенных исследований, установлено, что формирование бинарного посева обеспечивает снижение засоренности на 42,5% с сохранением видового разнообразия сегетальных растений и повышением урожайности озимой пшеницы на 19,9% в сравнении с одновидовым посевом. Интродукция окопника лекарственного в агроэкосистемы Центрального Черноземья позволяет расширить ассортимент кормовых и медоносных культур. Использование его биомассы для мульчирования агроценозов картофеля обеспечивает повышение его урожайности до 44,4%. Видовое богатство залежей с течением времени постепенно снижается. При абсолютно заповедном режиме создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности, однако интенсивность восстановительных сукцессий различна. На залежи 1990 г. самой многочисленной и стабильной является группа мезофитной лугово-степной растительности. На более молодой залежи 1998 г. отмечена тенденция к сокращению доли луговой флоры и увеличению площади, занятой кленом американским. Следовательно, на залежах целесообразно возобновление сельскохозяйственной деятельности, что позволит предотвратить их зарастание древесно-кустарниковой растительностью и будет способствовать повышению устойчивости агроэкосистем.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о необходимости углубленного изучения биологического разнообразия, его функций в экологических процессах, оказывающих значительное влияние на продуктивность, устойчивое развитие агроэкосистем и повышение уровня безопасности сельскохозяйственного производства.

Литература

  1. Харьковская Э.В. Видовое разнообразие продуцентов, как критерий состояния экосистем // Опыт и проблемы природопользования при реализации президентских программ в Центральном Черноземье России. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет, 2006. С. 228-232.
  2. Исаев В.В. Прогноз и картографирование сорняков. М.: Агропромиздат, 1990. 192 с.
  3. Пономарева Е.Г. Кормовая база пчеловодства и опыление сельскохозяйственных растений. М.: Колос, 1980. 255 с.
  4. Ничипорович А.А. Теоретические основы повышения продуктивности растений. М.: ВИНИТИ, 1977. 134 с.
  5. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 635 с.
  6. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб: Мир и семья, 1995. 804 с.
  7. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. М.: Высшая школа, 1962. 378 с.
  8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
  9. Житин Ю.И., Стекольникова Н.В. Использование бинарных посевов для повышения активности почвенно-биотического комплекса и продуктивности культур // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. № 1. С. 49-52.
  10. Соколов О.А., Черников В.А. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино, 1999. 164 с. 
  11. Житин Ю.И., Волошина Е.В. Влияние прилегающих экосистем на агроценозы окопника // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2017. №2 (53). С. 50-58.
  12. Luzuriaga A.L., Escudero A. What determines emergence and net recruitment in an early succession plant community? Disentangling biotic and abiotic effects // J. Veget. Sei. 2008. Vol. 19. № 4. P. 445-456.
  13. Основные итоги Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 года по субъектам Российской Федерации: кн. 2. Т.1. М.: ИИЦ «Статистика России», 2018. 711 с.
  14. Смелянский И.Е. Сколько в степном регионе России залежей? // Степной Бюллетень. 2012. № 36. С. 4-7.
  15. Парахневич Т.М., Кирик А.И. Структура и динамика растительного покрова на разновозрастных залежах // Вестник ОрелГАУ. 2017. № 4 (67). С. 43-50.
  16. Житин Ю.И., Парахневич Т.М. Влияние различных режимов хозяйственного использования на состав почвенного и растительного покрова в ходе сукцессии // Агроэкологические проблемы современности. Курск: КГСХА, 2001. С. 12-18.
  17. Парахневич Т.М. Особенности динамики восстановительных сукцессий на разновозрастных залежах // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2008. № 3-4 (18-19). С. 13-18. 

References

  1. Khar’kovskaya, E.V. (2006). Vidovoye raznoobraziye produtsentov, kak kriteriy sostoyaniya ekosistem [Species diversity of producers as a criterion for the state of ecosystems]. Opyt i problemy prirodopol’zovaniya pri realizatsii prezidentskikh programm v Tsentral’nom Chernozem’ye Rossii. Voronezh: Voronezh State Agrarian University, pp. 228-232.
  2. Isayev, V.V. (1990). Prognoz i kartografirovaniye sornyakov [The forecast of weed and their mapping]. Moscow: Agropromizdat, 192 p.
  3. Ponomareva, Ye.G. (1980). Kormovaya baza pchelovodstva i opyleniye sel’skokhozyaystvennykh rasteniy [Fodder base for beekeeping and pollination of agricultural plants]. Moscow: Kolos, 255 p.
  4. Nichiporovich, A.A. (1977). Teoreticheskiye osnovy povysheniya produktivnosti rasteniy [Theoretical basics for increasing plant productivity]. Moscow: VINITI, 134 p.
  5. Mayevskiy, P.F. (2014). Flora sredney polosy yevropeyskoy chasti Rossii [Flora of the middle zone of the european part of Russia]. Moscow: Partnership of scientific publications KMK, 635 p.
  6. Cherepanov, S.K. (1995). Sosudistyye rasteniya Rossii i sopredel’nykh gosudarstv (v predelakh byvshego SSSR) [Vascular Plants of Russia and Neighboring States (within the former USSR)]. SPb: World and family, 804 p.
  7. Serebryakov, I.G. (1962). Ekologicheskaya morfologiya rasteniy [Ecological morphology of plants]. Moscow: Vysshaya shkola, 378 p.
  8. Dospekhov, B.A. (1985). Metodika polevogo opyta: s osnovami statisticheskoy ob-rabotki rezul’tatov issledovaniy [Field experiment technique: with the basics of statistical processing of research results]. Moscow: Agropromizdat, 351 p.
  9. Zhitin, YU.I. & Stekol’nikova, N.V. (2019). Ispol’zovaniye binarnykh posevov dlya povysheniya aktivnosti pochvenno-bioticheskogo kompleksa i produk-tivnosti kul’tur [The use of binary crops to increase the activity of the soil-biotic complex and crop productivity]. Vestnik rossiyskoy sel’skokhozyaystvennoy nauki, no 1, pp. 49-52.
  10. Sokolov, O.A. & Chernikov, V.A. (1999). Atlas raspredeleniya tyazhelykh metallov v ob”yektakh okruzhayushchey sredy [Atlas of the distribution of heavy metals in environmental objects]. Pushchino, 164 p.
  11. Zhitin, YU.I. & Voloshina, Ye.V. (2017). Vliyaniye prilegayushchikh ekosistem na agrotsenozy okopnika [The influence of adjacent Ecosystems on agrocoenosis of Symphytum officinale]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, no 2 (53), pp. 50-58.
  12. Luzuriaga, A.L. & Escudero, A. (2008). What determines emergence and net recruitment in an early succession plant community? Disentangling biotic and abiotic effects. Veget. Sci., vol. 19, no 4, pp. 445-456.
  13. ISC, Statistics of Russia (2018). Osnovnyye itogi Vserossiyskoy sel’skokhozyaystvennoy perepisi 2016 goda po sub”yektam Rossiyskoy Federatsii [The main results of the All-Russian agricultural census of 2016 for the constituent entities of the Russian Federation]. Moscow: ISC, Statistics of Russia, book 2, vol. 1, 711 p.
  14. Smelyanskiy, I.Ye. (2012). Skol’ko v stepnom regione Rossii zalezhey? [How many abandoned fields are in the steppe region of Russia?]. Stepnoy Byulleten’, no 36, pp. 4-7.
  15. Parakhnevich, T.M. & Kirik, A.I. (2017). Struktura i dinamika rastitel’nogo pokrova na raznovozrastnykh zalezhakh [The structure and dynamics of vegetation cover on different ages abandoned fields]. Vestnik OrelGAU, no 4 (67), pp. 43-50.
  16. Zhitin, YU.I. & Parakhnevich, T.M. (2001). Vliyaniye razlichnykh rezhimov khozyay-stvennogo ispol’zovaniya na sostav pochvennogo i rastitel’nogo pokrova v khode suktsessii [The influence of different regimes of economic use on the composition of soil and vegetation cover during succession]. Agroekologicheskiye problemy sovremennosti. Kursk: KGSKHA, pp. 12-18.
  17. Parakhnevich, T.M. (2008). Osobennosti dinamiki vosstanovitel’nykh suktsessiy na raznovozrastnykh zalezhakh [Features of the dynamics of recovery successions on abandoned fields of different ages]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, no 3-4 (18-19), pp. 13-18.