employee
Krasnodar, Russian Federation
employee
Krasnodar, Russian Federation
employee
Krasnodar, Russian Federation
Krasnodar, Russian Federation
employee
Krasnodar, Russian Federation
employee
Krasnodar, Russian Federation
The invasion of A. artemisiifolia L into the agricultural landscape of Russia led to the phytosanitary destabilization. The dominance of ambrosia in biogeocenoses led to changes in species composition in plant communities, disruption of the structure of trophic bonds, hydrological and energy balance. All these factors of influence of quarantine weed plant led to reduction of productivity of crops. The study of patterns of competitive relationships of invasive plant in anthropogenic ecosystems were held in various man-made ecosystems of Krasnodar territory. Original data on ecological relations between the invider and native flora were obtained
ambrosia artemisiifolia, phytocoenotic bonds, agroecosystems, projective cover
Введение. Амброзия полыннолистная под действием «фитоценологического пресса» захватывает новые территории в местах произрастания [1, с. 22]. Антропогенная деградация естественных фитоценозов на юге России приводит к появлению пионерных растительных видов: Echinochloa crus-galli L., Setaria glauca (L.). Beauv., в том числе и A. artemisiifolia. С появлением многолетних трав начинается процесс задернения фитоценоза, и однолетние травы вытесняются через 5-6 лет. В этот период сукцессии преобладают многолетние растения: Elytrigia repens (L.) Nevski, Artemisia rubripes Nakai, A. stolonifera Kom., A. vulgaris L., Geum allepicum Jacc., Arctium tomentosum Vill. Повторное нарушение фитоценоза приводит к новому появлению амброзии полыннолистной, что связано с высокой жизнестойкостью семян (5-7 лет), находящихся в почве [1, с. 24; 2, с. 21].
Амброзия полыннолистная является филогенетически молодым и прогрессивным видом, что позволяет ей вытеснять автохтонную растительность из биоценозов, за счет высокого уровня активных ферментов [3, с. 193].
Материал и методы. На экспериментальных участках, представляющих собой свежую и задерненную залежь, были заложены трансекты с целью изучения фенологического состояния амброзии полыннолистной и динамики роста аборигенных растений. Каждая трансекта имела длину 10 метров и состояла из 4-х учетных площадок. На площадках учитывали общее проективное покрытие растений и высоту растений в сообществе [4, с. 53]. На пробных площадках наблюдения проводились ежегодно каждые 10 дней в период с июля по октябрь.
При статистическом анализе использовались характеристики: средняя арифметическая (
), дисперсия (s2), отклонение (s), ошибка выборки (sx), коэффициент вариации (V) и относительная ошибка выборочной средней (sx%) [5, с. 214].
Результаты и обсуждение.
На участке № 1 (одно- и двухлетняя залежь) амброзия занимала 75-85%, проективного покрытия. конкурируя со щирицей обыкновенной (Amaranthus retroflexus L.) (рис. 1). Такой тип взаимодействия между видами называется аменсализм (-0) [6, с. 128].
Рисунок 1 – Конкурентные взаимоотношения амброзии полыннолистной
щирица обыкновенной
На участке №2 конкурентные взаимоотношения между амброзией полыннолистной и вьюнком полевым (Convolvulus arvensis L.) не наблюдались (рис. 2).
Рисунок 2 – Конкурентные взаимоотношения амброзии полыннолистной и вьюнка полевого
Проведя корреляционный и регрессионный анализ (Таблица 1), мы получили: r = 0,05, byx = 0,008 и уравнение линейной регрессии: Y = 14,17-0,008 (X-65).
Таблица 1 – Проективное покрытие амброзии полыннолистной и вьюнка полевого
|
Виды |
Проективное покрытие, % |
|||||
|
Амброзия полыннолистная (Х) |
100 |
80 |
70 |
65 |
45 |
30 |
|
Вьюнок полевой (Y) |
10 |
15 |
20 |
15 |
15 |
10 |
Полученные легли в основу построения графика регрессии Y по X и линия теоретической регрессии (рисунок 3).
Рисунок 3 – Регрессия Y по X, для амброзии полыннолистной и вьюнка полевого
Получив фактическое значение t-критерия (0,1) в сравнении с теоретическим значением (2,78) (таблица Стьюдента) и обозначив доверительные интервалы для коэффициента корреляции и регрессии r –
(-1,44÷1,34), byx – (-0,2÷0,22), авторы сделали вывод, что корреляционная связь между двумя признаками X и Y несущественна. Следовательно, принимается нулевая гипотеза, говорящая о нейтрализме (00) взаимодействия у этих видов растений [6, с. 130].
На участке № 3 произрастали ярутка полевая (Thlaspi arvense L.) (яровая форма), осот полевой (Sonchus arvense L.) и амброзия полыннолистная (рис. 4).
Рисунок 4 – Конкурентные взаимоотношения амброзии полыннолистной, ярутки полевой и осотом полевым
Проведенные геоботанические исследования учетных площадок выявили распределения этих видов на участке № 3 (Таблица 2).
Таблица 2 – Относительная площадь проекции амброзии полыннолистной и ярутки полевой
|
Виды |
Проективное покрытие, % |
|||||
|
Амброзия полыннолистная (Х) |
100 |
80 |
70 |
65 |
45 |
30 |
|
Ярутка полевая (Y) |
45 |
40 |
30 |
25 |
20 |
15 |
Расчет коэффициентов уравнения корреляции и регрессии показал следующие величины: r =0,97, коэффициент регрессии byx =0,45. Логарифмическое уравнение линейной регрессии для этих данных имеет вид: Y=29,17-0,94 (X-65). Полученные данные отражены в графике (рис. 5).
Величина фактического t-критерия по данным корреляционного анализа tфакт =7,95, теоретическое значение t05 = 2,78. Доверительные интервалы: для r – (-1,44÷1,34), byx – (-0,2÷0,22). Следовательно, исходя из того, что tфакт> t05, коэффициенты корреляции близки к 1, соответственно нулевая гипотеза отвергается – корреляционная связь существует. Данные ПП ярутки полевой зависят от величины проективного покрытия амброзии – аменсализм (-0) [6, с. 145].
Проведенные полевые опыты на свежей залежи в условиях юга России выявили, что амброзия полыннолистная ведет себя как эдификатор. Для сравнения взаимодействия амброзии полыннолистной с травянистой растительностью на территории 5-6-летней залежи мы провели геоботанические обследования. На участке № 1 произрастали следующие виды: A. artemisiifolia L., C. arvensis L., T arvense L, цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.). Высота амброзии составляла 4 см, вьюнка полевого – 15 см, ярутки полевой – 21 см, цикория обыкновенного 20 см (рисунок 6).
Рисунок 5 – Регрессионная зависимость амброзии полыннолистной и ярутки полевой (яровая форма)
Рисунок 6 – Конкурентные взаимоотношения амброзии полыннолистной, вьюнка полевого, ярутки обыкновенной (озимая форма) и пырея ползучего
Яровая форма ярутки полевой вытеснялась карантинным сорным растением, а озимая форма проявила жесткую конкуренцию к амброзии на старой залежи.
Сложившие экологические условия были благоприятны для пырея ползучего, доминировавшего на экспериментальном участке (Таблица 3).
Таблица 3 – Относительная площадь проекции амброзия полыннолистная и пырея ползучего
|
Виды |
Проективное покрытие, % |
|||||
|
Амброзия полыннолистная (Х) |
100 |
80 |
70 |
65 |
45 |
30 |
|
Пырей ползучий (Y) |
20 |
35 |
40 |
45 |
60 |
80 |
Расчет коэффициентов уравнения корреляции и регрессии показал, что коэффициент корреляции: r = -0,99, коэффициент регрессии byx = -0,83. Логарифмическое уравнение линейной регрессии для этих данных имеет вид: Y=46,67-0,83 (X-65). Полученные данные отражены в графике (рис. 7).
Рисунок 7 – Регрессия Х по Y для амброзии полыннолистной и пырея ползучего
Величина фактического t-критерия по данным анализа tфакт =19,34, теоретическое значение t05 = 2,78. Доверительные интервалы: для r – (-1,19÷0,79), byx – (-0,997÷0,66). Таким образом tфакт>t05, следовательно, нулевая гипотеза отвергается. Относительная площадь проекции амброзии полыннолистной в прямой зависимости от величины проективного покрытия пырея ползучего. При увеличении проективного покрытия пырея ползучего амброзия полыннолистная не в состоянии в силу своих морфофизиологических особенностей конкурировать – она вытесняется с участка.
При благоприятных условиях развития (1-2 летняя залежь) высота амброзии достигает 160 см, при наступлении пырея высота растения снижается до 20-30 см.
Выводы. В антропогенных очагах свежей залежи амброзия полыннолистная проявляет себя доминантом в силу своих морфогенетических особенностей. В ходе флуктуации растительного сообщества появляются виоленты, которые вытесняют амброзию полыннолистную из ценоза.
1. Esipenko L.P. (2012) Biological invasions as a global ecological problem of the South of Russia / L.P. Esipenko // South of Russia: ecology and development. - № 4. - P. 21-25. [in Russian]
2. Esipenko L.P. (1991) On the biology and distribution of Ambrosia artemisiifolia L. (Asteraceae) in conditions of Primorsky region / L. P. Esipenko // Bot. journal. - Vol. 76. - № 2. - P. 276-279. [in Russian]
3. Basset I J. Ragweed J. (1962) Ambrosia species in Canada and their history in postglacial time / I. J. Basset, J. Terasmae // Can. J. Bot. - Vol. 40. - № 1. - P. 141-150.
4. Nechaev A.P. (1973) Flora of the Lower Amur region / A.P. Nechaev, A.A. Nechaev // bull. chief nerd. garden of the USSR. - Vol. 8. - P. 48-51. [in Russian]
5. Komarov V.L. (1961) Origin of plants: monograph / V.L. Komarov. - Moscow: Science. - P. 187. [in Russian]
6. Maryushkina V.J. (1986) Ambrosia artemisiifolia and the foundations of the biological combat: monograph / V.Ya. Maryushkina. - Kyiv: Naukova Dumka. - 118 p. [in Russian]
7. Blagoveshchenskaya A.V. (1966) Biochemical evolution of the flowering plants: monograph / A.V. Blagoveshchenskaya. - Moscow: Science. - 370 p. [in Russian]
8. Ramensky L.G. (1971) Problems and methods of studying vegetation cover: monograph / L.G. Ramensky. - Leningrad: Science. - P. 334. [in Russian]
9. Orlov A.I. (2006) Applied statistics. Textbook / A.I. Orlov. - Moscow: Exam. - 671 p. [in Russian]
10. Odum Yu. A. (1986) Ecology: In 2-Kh T // Y. Odum. TRANS. with English. - Moscow: Mir. - Vol. 1. - 328c. [in Russian]
