CC BY
39
УДК 631.4(571)
Н.П. Миронычева-Токарева СГГ А, Новосибирск
ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА В СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
Так как длительный неурегулированный выпас приводит к деградации растительных сообществ и снижению биологического разнообразия, изучение этой проблем является актуальным в настоящее время. Выявление степени влияния пастбищной нагрузки на продуктивность и структуру растительного вещества в степных экосистемах проводилось на территории степного заповедника «Аркаим», расположенного на юге Челябинской области и за его пределами.
Исследуемая часть территории представляет собой ровную, слабовсхолмленную равнину с гипсометрическими отметками 309-320 м. Здесь формируют свои русла реки Большая Караганка, впадающая в реку Урал и ее левый приток - Утяганка. На склонах речной долины нередко наблюдаются оползни, играющие большую роль в морфологии речной долины.
Основными почвообразующими породами данного района служат делювиальные, часто карбонатизированные суглинки, реже - глины светлокоричневого, буро-коричневого, желто-коричневого цвета. Содержание карбонатов в этих породах достигает 2-3%. На них формируются черноземы обыкновенные и лугово-черноземные почвы. В случае, когда грунтовые воды залегают достаточно высоко, делювиальные осадки засоляются - на них развиваются полугидроморфные солонцы. В верхних частях склонов холмов, в межсопочных понижениях почвы сформировались на продуктах выветривания палеозойских пород, в основном - вулканитов основного состава, часто окремненных. На элювио-делювии в этих случаях развиваются лесные ненасыщенные почвы. В слабодренированных котловинах, на карбонатах содержащих пестроцветные глины сформировались автоморфные солонцы и солончаки с низким содержанием карбонатов и высокой степенью засоления хлоридами.
Размещение растительного покрова обусловлено рельефом, геологическим строением и почвенно-геологическими условиями. В целом растительность можно охарактеризовать как производную от зонального типа (разнотравно-типчаково-ковыльных степей) со значительными вкраплениями «внезональных» элементов - осиново-березовых, лиственично-березово-сосновых колков, луговой степи, полынно-типчаковой степи. В геоботаническом отношении территория относится к евроазиатской степной области.
Для того чтобы охватить исследованиями наибольшее количество экосистем, отличающихся друг от друга эдафическими условиями, влажностью и составом растительности были заложены геоморфологические профили и
проведена топосъемка. Выделившиеся цепочки экосистем образуют катену. Вершинные участки катены - самая сухая часть, нижние - самая влажная часть катены. На катене, находящейся за пределами заповедной территории, располагается 20 гектар степных пастбищ, где постоянно присутствуют 50 голов крупнорогатого скота, 20 овец и 10 лошадей.
В экосистеме растительное вещество расположено в двух сферах -надземной и подземной. В обеих сферах создается чистая первичная продукция: надземная - как результат фотосинтеза и дыхания листьев и стеблей, подземная - как результат переноса продуктов синтеза в подземные органы и дыхания последних.
Растительное вещество складывается из надземной и подземной частей растений. Живое растительное вещество - органическое вещество растений, накопленное к данному моменту в надземной и подземной сферах сообщества. Мертвое растительное вещество - органическое вещество, заключенное во всех отмерших органах растений, целых растениях и продуктах первичного преобразования мертвой фитомассы.
Структура фитомассы в травяных экосистемах состоит из зеленой фотосинтезирующей надземной и нефотосинтезирующей подземной части.
Подземная фитомасса в травяных экосистемах включает в себя: основания стеблей, погруженные в почву (узлы кущения), корневища, корни, луковицы.
Ветошь - стоящие на корню, но уже отмершие растения.
Подстилка - мертвое растительное вещество, лежащее на почве.
На основе динамики запасов растительного вещества нами рассчитаны интенсивности процессов продуцирования и отмирания фитомассы и мортмассы по катенному градиенту на территории степного заповедника «Аркаим». За все наблюдаемые годы в демутационных экосистемах в надземной части прирост живой фитомассы был в основном равномерным. В течение 2000-2003 гг. от лета к осени живая фитомасса удваивалась, и только к осени сухого 2002 г. ее прироста не отмечалось. Наибольший прирост G
Л
(484 г/м ) наблюдался в 2000 г., а его средний показатель за три года составил 297 г/м2.
Образование ветоши происходило в период май-сентябрь, усиливаясь к осени до максимума. С сентября по май ветошь не образуется, так как нет ее источника - зеленой фитомассы.
Усиленное образование подстилки происходило с сентября по май. Переход ветоши в подстилку был значителен за период с осени 2002 г. до осени 2003 г. Одновременно происходила и минерализация подстилки. Максимальное разложение подстилочного вещества отмечено в 2000 г., причем большая ее часть минерализовалась к началу сезона. За вегетационный сезон 2001 г. не отмечено разложения L.
В целом, в надземной части в весенне-летний период в основном шли процессы продуцирования, в то время как отмирание и разложение были очень низкими. В летне-осенний периоды фитомасса интенсивно нарастала и отмирала.
В подземной сфере продуцирование происходило во все периоды вегетации. Максимальный прирост живых корней отмечался в летне-осенний период 2001 г., тогда как минимальный прирост был в этом же периоде в сухой 2002 г. Отмирание подземных органов усиливалось в летне-осенний период и имело одинаковую с приростом тенденцию снижения величин по годам. Наибольшее образование мортмассы отмечено для летне-осеннего периода 2002 г.
Минерализация подземной мортмассы происходила наиболее интенсивно в осенне-весенний период. Величины разложения подземных органов были почти одинаковы во все годы наблюдений.
На катене с постоянной пастбищной нагрузкой происходит резкое
уменьшение общего растительного вещества на катене под постоянной
2 2
пастбищной нагрузкой с 7800г до 4500г/м до м , при этом на позициях с наиболее интенсивным выпасом наблюдается некоторое снижение показателей, где уплотненная почва, незначительный гумусовый слой, постоянное выедание и выбивание сдерживают развитие корней.
При длительной пастбищной нагрузке в растительных сообществах
Л
происходит резкое уменьшение надземной фитомассы с 300 - 800 г/м до 150 -
Л
280 г/м ,при этом минимальное количество сосредоточено на аккумулятивной позиции катены два, где нагрузка максимальна. (рис.1, 2).
На позициях катены с пастбищной нагрузкой произошло увеличение живой фитомассы с 800 - 2300г/м2 до 1400 - 3700 г/м2.
При сравнении общего количества мортмассы каждой катены выявляется значительное увеличение количества мертвого вещества на катене, где производится постоянный выпас скота в 1,5 - 2 раза на позициях с наиболее интенсивной пастбищной нагрузкой.
В результате, пастбищной нагрузки существующей, длительное время происходит резкое увеличение количества корней в каждой фракции по всему профилю катены, но на Аккумулятивной позиции, вследствие чрезмерного выпаса, показатели сравнительно ниже по отношению к другим позициям этой катены.
В целом можно сделать следующий вывод: круглогодичная пастбищная нагрузка губительно сказывается на экосистеме, вызывая нарушение
соотношения живого и мертвого растительного вещества. Ослабление
пастбищной нагрузки создаст возможность растительности восстанавливаться естественным путем, без применения технологий коренного улучшения.
Средняя пастбищная нагрузка необходимая для восстановления коренных ковыльно-овсецовых степной должна составлять примерно 1,2 головы
крупнорогатого скота или лошадей на один гектар в течении вегетационного периода. В этом случае полный цикл восстановления степной растительности может занять более 20 лет.
8000
7000
6000
Эль Транс2 Транс4
Рис. 1. Соотношение общего количества растительного вещества на заповедной катене (катена1) и на катене с постоянной пастбищной нагрузкой (катена2)
900 п
800
Эль Транс2 Транс4
Рис. 2. Соотношение общего количества надземного вещества на заповедной катене (катенаї) и на катене с постоянной пастбищной нагрузкой (катена2)
© Н.П. Миронычева-Токарева, 2006
