CC BY
23
УДК 504.03
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ
А. И. Иванов, доктор биол. наук, профессор; Г. Е. Гришин, доктор с.-х. наук, профессор;
В. А. Вихрева, канд. биол. наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, е-таіі: grishinge@mail.ru
Приведены результаты исследований видового состава растительных сообществ, состояния почвенного покрова, а также их изменений под действием временных и других факторов с последующей оценкой экономических потерь на фоне различных режимов функционирования природных объектов, проведённых на заповедных участка, расположенных в лесостепной зоне Поволжья.
Установлено, что в результате антропогенного воздействия за последние пятьдесят лет ряд растений исчезли из заповедных территорий. За последние сто лет при распашке луговых степей снизилось содержание гумуса в верхнем слое почвы.
По итогам проведенных изысканий авторами предложены мероприятия по сохранению степных ландшафтов; рассчитаны финансовые затраты на восполнение содержания гумуса в верхнем слое почвы.
Ключевые слова: степные ландшафты, Попереченская степь, Островцовская лесостепь, Кунчеровская степь, заповедники, растительность, почва, гумус, экология, экономическая оценка.
Лесостепь представляет собой экотон-ный тип ландшафта, расположенный на границе лесной и степной зон, представляющий собой закономерное сочетание степных пространств с островными лесными массивами. Пензенская область, в пределах которой проводились исследования, располагается в центральной части лесостепной зоны европейской части России. Ее восточная часть наиболее возвышена. Абсолютные высоты здесь составляют от 250 до 350 метров. Преобладает лесная растительность, а степь занимает лишь отдельные, в основном склоновые земли, подстилаемые песками, песчаниками и опоками. Здесь формируются наиболее ксерофильные варианты песчаной и каменистой степи на маломощных, иногда сильно смытых оподзоленных и выщелоченных черноземах. Центральная и западная части региона занимают западный склон Приволжской возвышенности и прилегающую к ней восточную окраину Окско-Донской низменности. Площади лесов здесь значительно меньше. Преобладающий тип растительности - луговая степь на выщелоченных, а в южной части региона на типичных черноземах, подстилаемых богатыми карбонатами лессовидными суглинками.
Термин «луговая степь» широко используется в русской геоботанической литературе для наиболее северных вариантов степи, формирующихся в условиях более прохладного и влажного климата, чем
типичные полынно-злаковые степи. Основным их признаком является значительное участие в травостое двудольных трав и мезофильных рыхлокустовых и корневищных злаков.
Исторически лесостепь находилась на границе с «диким полем» - обширными степными пространствами, бывшими во власти кочевых племен. Наиболее привлекательными для крестьян с точки зрения ведения хозяйства были черноземы, занятые степной растительностью. Они имели высокое естественное плодородие. Кроме того, их освоение, в отличие от лесных земель, не требовало выполнения тяжелых работ по выкорчевке пней. Таким образом, освоение степей в рассматриваемом регионе начинается в середине XVII века. Оно резко активизируется в XVIII веке, когда границы Российского государства отодвигаются на юг, и земли, расположенные в современных границах Пензенской области, оказываются в составе имений и сельских крестьянских общин. Население региона быстро растет, и к середине XIX века почти все степи оказываются распаханы. Однако еще в начале XX века на территории Пензенской губернии сохраняя-лись резерваты степной растительности. Это так называемые «отъезжие поля», использовавшиеся помещиками для охоты, удаленные от сел и неудобные для обработки земли, а также склоны и пастбища. В конце XIX - начале XX века их изучением занимался известный русский ботаник
И. И. Спрыгин. Им и другими членами Пензенского общества любителей естествознания была проведена полная инвентаризация степных участков, а в 1919 году два наиболее ценных из них вошли в состав Пензенского государственного заповедника. Это Попереченская степь и Татарская степь. Однако в дальнейшем (в 1951 году) заповедник был расформирован, а механизация сельского хозяйства и политика расширения пахотных земель в 50-60-е годы XX века привели к резкому сокращению площадей резерватов степной растительности. Кроме того распашка значительной части пастбищ, находящихся на водоразделах, и затопление наиболее продуктивных влажных лугов прудами и водохранилищами привели к резкому увеличению пастбищной нагрузки на оставшиеся участки степной растительности. В результате численность большинства видов степных растений резко сократилась, а отдельные резерваты степи полностью деградировали, превратившись в мелкотравные низкопродуктивные луга.
Огромный ущерб степным экосистемам был нанесен в последние десятилетия XX века выделением земельных участков гражданам для выращивания плодоовощной продукции. Только в окрестностях г. Пензы был полностью уничтожен в прошлом заповедный уникальный лесостепной природный комплекс «Татарская степь», урочище «Каланча», степь Мастиновской Ен-довины и многие другие.
Определенный ущерб естественной степной растительности был нанесен лесомелиорацией, когда степные склоны засаживались лесными культурами. Это мотивировалось борьбой с эрозионными процессами. Однако достаточных оснований для этого не было, плотнокустовые степные злаки , в первую очередь ковыли (Stipa sp.), крепко удерживают почву своими корневыми системами. Еще более эффективно водной эрозии противостоят степные корнеотпрысковые кустарники: слива колючая (Prunus spinosa L.), миндаль низкий (Amigdalis nana L.) и др. Естественная степная растительность теряет свои противо-эрозионные свойства только при чрезмерных пастбищных нагрузках. Выбиваемые скотом тропы дают начало ложбинам стока, постепенно превращающимся в овраги. Поэтому на крутых склонах степных балок для борьбы с водной эрозией достаточно ограничивать выпас, в первую очередь овец, а ложбины стока и вершины оврагов обсаживать свойственными степи корнеотпрысковыми кустарниками.
Негативное воздействие сельскохозяйственного производства на степную растительность достигло своего максимума в 6070-е годы XX века. В этот период уменьшаются не только площади, занимаемые степью, но и сокращается разнообразие свойственных ей видов растений. В частности, отмечавшиеся в регионе в начале XX века копеечник крупноцветковый (Hedy-sarum grandifolium Pall.), лен жилковатый (Linum nervosum Waldst. et Kit.), лен многолетний (L. perenne L.), ломонос прямой (Climatis recta L.) за последние 30 лет на территории области обнаружить не удалось. На грани исчезновения оказались ирис солончаковый (Iris halophila Pall.), василек русский (Centaurea ruthenica Lam.), оносма простейшая (Onosma simplicis-sima L.) и др.
Уничтожение степной растительности и интенсивное хозяйственное использование черноземов негативно сказалось на свойствах последних. Сохранившиеся материалы по содержанию гумуса в 80-90-х годах XIX и первой половины XX столетия позволяют, хотя и с большой долей условности, выявить изменения гумусного состояния при агрогенном и техногенном воздействии на черноземные почвы данного региона. За 100 лет при распашке луговых степей содержание гумуса снизилось с 13...16 % до 7...10 % [5, 4, 11].
Данные массовых анализов почв свидетельствуют о том, что процессы дегумификации черноземов при экстенсивном земледелии продолжаются и в настоящее время. При этом ухудшаются водно-физические свойства, утрачивается агрономически ценная структура, повсеместно отмечается подкисление черноземов сельскохозяйственного использования.
Негативное влияние агрогенного воздействия сказалось на изменении содержания таких элементов, как азот, фосфор, селен.
Изучение этих изменений, проведенное путем сопоставления в пространстве с использованием парных разрезов целина-пашня, показало, что распашка луговых степей и длительное экстенсивное использование пашни привело к уменьшению в слое
0.30 см выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема количества валового азота на 13,2 %, фосфора на 5,3 %, селена на 32,1 % по сравнению с целинной почвой.
Нами подсчитаны условные экономии-ческие потери, связанные с утратой гумуса при распашке целинных степных участков. Его содержание в почве Поперечен-ской степи составляет 11,20.8,11 %, на
Нива Поволжья № 3 (24) август 2012 87
Средние данные содержания гумуса и валовых форм азота, фосфора и селена в целинном
и пахотном черноземе [2, 10, 3, 1]
Слой почвы, см Целинный участок Попереченской степи Пахотный участок вблизи степи
Гумус, % Азот, % Фосфор, % Селен, мкг/кг почвы Гумус, % Азот, % Фосфор, % Селен, мкг/кг почвы
0.10 11,20 0,590 0,23 294 8,96 0,427 0,18 228
0 2 О 10,60 0,502 0,19 268 8,02 0,402 0,19 182
20.30 8,11 0,485 0,16 242 7,18 0,384 0,18 134
распаханном участке - лишь 8,96.7,18 (таблица).
Рассчитанные потери гумуса - 9,2 т/га. При условии, что из одной тонны навоза образуется около сорока кг гумуса, для покрытия его дефицита потребуется 230 т/га навоза. В денежном выражении это составит 29781 рубль на гектар.
Описанные процессы наступления агроландшафтов на степь свойственны практически всем лесостепным и степным регионам европейской части России. Однако степень сохранности степных экосистем в разных областях неодинакова. Наблюдается прямая связь с рельефом и эрозионным расчленением местности. Чем больше неудобных для обработки склоновых земель, тем, соответственно, больше сохранившихся резерватов степной растительности. Пензенская область имеет сложное геоморфологическое строение и потому выделяется по сравнению с расположен -ными западнее Тамбовской, Липецкой, Воронежской и др. областями достаточно большим количеством сохранившихся степных резерватов. Рассматриваемый регион уникален не только по площади последних, но и по их разнообразию. Здесь имеются зональные сообщества луговых степей на выщелоченных и типичных черноземах, подстилаемых лессовидными суглинками четвертичного возраста, песчано-каменистые степи на силикатных породах палеогена, кальцефильные варианты степей на карбонатных породах мелового возраста, а также степи на почвах с хлоридно-нат-риевым засолением.
В конце 80-х - середине 90-х годов ХХ века в связи с совершенствованием природоохранного законодательства отношение к сохранившимся резерватам степной растительности изменяется [15]. На территории области организуется Государственный природный заповедник «Приволжская лесостепь». Группой специалистов Пензенской государственной сельскохозяйственной академии и Пензенского государственного педагогического университета начинается планомерная работа по изучению степей заповедника и организации сети памятников природы - особо охраняемых
природных территорий местного значения. Ее результаты широко публиковались как в российских [6, 7, 8], так и в зарубежных [16] научных изданиях. В своей работе мы приводим характеристику наиболее крупных по площади и интересных в научном плане степных участков.
Попереченская степь (рис. 1) в настоящее время представляет собой отделение Государственного природного заповедника «Приволжская лесостепь» площадью 252 га. Этот ценнейший участок черноземных и кустарниковых степей занимает высокое плато, представляющее собой водораздел между реками Хопер и Арчада. Попереченская степь уцелела от распашки в связи с тем, что использовалась местными помещиками как охотничье угодье и сенокос. И. И. Спрыгин, посетив степь в 1899 году, сразу оценил ее научную ценность. Благодаря его работам Попереченская степь стала известна ботаникам России. В 1919 году по инициативе И. И. Спрыгина Попереченская степь вошла в состав Пензенского заповедника. В 1951 году заповедник был расформирован, но степь уцелела от распашки. Несмотря на директивы, исходившие из области, ни местные руководители, ни механизаторы не смогли поднять руку на седое море ковыля. В 1965 году угроза распашки миновала. Поппере-ченская степь была объявлена памятником природы, а в 1989 году она вошла в состав государственного заповедника «Приволжская лесостепь». Флора Попереченской степи исключительно богата. Ее изучению положил начало И. И. Спрыгин, в дальнейшем эти исследования продолжили А. А. Солянов, В. М. Васюков и др. В результате этих работ было установлено, что в Попереченской степи обитает 433 вида сосудистых растений, относящихся к 241 роду и 59 семействам [12, 13, 14].
Ровное водораздельное плато занимает небольшую часть степи. Большая часть территории расположена на слабо пологих склонах различной экспозиции. В центральной части водораздельного плато находится замкнутое понижение - западина, ранее занятая осинником. На западной границе степи расположены два искусствен-
ных кургана. Попереченская степь кроме целины включает старовозрастную залежь, которая находится в северо-западной части участка до центральной западины. В почвенном покрове в пределах Поперечен-ской степи преобладают черноземы различной степени выщелоченности и опод-золенности.
Растительность Попереченской степи в настоящее время носит преимущественно луговой характер. Луговые степи составляют 24,6 % площади травянистой растительности. Пространства, свободные от кустарников, заняты в основном остепненными лугами (61,2 %). Настоящие луга развиваются по днищам балок и их склонам, а также по нарушениям на водоразделе (9,2 %); болотистые луга чаще всего также расположены по днищам балок, реже - по западинам на водоразделе (2,2 %). Болота (2,8 %) сопровождают ручьи балок.
Создание заповедника на территории Попереченской степи, прежде всего, было связано с необходимостью сохранения зональных луговых степей и наиболее плодородных типов чернозема. Однако введение режима абсолютного заповедания не способствует сохранению этих ценных вариантов степей и свойственных им черноземов, так как происходит залесение территории и выпадение степей из растительного покрова. Поэтому сохранить эти уни-
кальные степные ландшафты можно только в условиях регулируемого антропогенного вмешательства.
Попереченская степь - не только жемчужина природы Пензенской области. Этот уникальный природный объект - национальное достояние всей нашей страны. Здесь сохраняется не только растительный покров, но и образ «дикого поля», на которое много веков смотрела с тревогой Русь на своих юго-восточных рубежах.
Островцовская лесостепь (рис. 2) имеет площадь 352 га и находится в 1 км к западу от села Островцы Колышлейского района. Ее первое описание было сделано Б. А. Келлером [9], который посетил ее в 1901 году. Островцовская лесостепь расположена в правобережье Хопра. Она занимает водораздел и склоны балки. На ее территории имеются разновозрастные залежи. Степная целина составляет примерно 150 га. Флора участка насчитывает более 300 видов сосудистых растений.
Островцовская лесостепь представляет собой сложный комплекс степной, луговой, кустарниковой и лесной растительности. Наиболее ценными являются кустарниковые луговые степи, которые в России практически не сохранились. Здесь можно наблюдать естественные переходы от степи к лесу, что позволяет судить об основных закономерностях формирования лесо-
Нива Поволжья № 3 (24) август 2012 BS
Рис. 2. Островцовская лесостепь. Сентябрь
степи как ландшафта. Открытые пространства заняты типичными травяными луговыми степями. На фоне луговых степей развиваются лесоопушечные комплексы, имеющие довольно сложную структуру. Вокруг небольших по площади высокорослых осиновых лесов формируются низкорослые леса из Acer tataricum L. и Padus ra-cemosa (Lam.) Gilib. Они, в свою очередь, окружены кустарниками Rhamnus catharti-ca L., Euomymus verrucosa Scop., Viburmum opulus L. и четко оконтурены поясом из Prunus spinosa L. Далее следуют заросли степных кустарников: Cerasus fruticosa Pall., Amygdalis nana L., Chamaecytisus ruthenicus (Fish. ex Woleszcz.) Klaskova, Spirea crena-ta L., Rosa maialis Herrm. Через них осуществляется переход сначала к кустарниковым степям с участием тех же кустарников, а потом к открытой травяной степи. Такая структура водораздельной растительности Островцовской лесостепи является отражением длительного процесса залесения степи, который нередко нарушался вмешательством человека. По склонам южной экспозиции развиваются небольшие по площади ассоциации наиболее ксеро-фильных степей с доминированием дерно-винных злаков Stipa capillata L. и Stipa tirsa Stev. По днищу основной балки развиваются заболоченные леса и луга.
В условиях абсолютно заповедного режима происходит мезофилизация степи.
Этот процесс проявляется в замене луговых степей остепненными лугами, а также в появлении и распространении кустарников и даже деревьев.
Основная причина отмеченных явлений заключается в накоплении значительной толщи «степного войлока», который существенно изменяет гидротермический режим припочвенного слоя степного фитоценоза. Кроме того, «степной войлок» препятствует семенному возобновлению мезоксерофиль-ных видов, в том числе и дерновинных злаков Stipa sp. Напротив, значительное развитие получают корневищные ксеромезо-фильные злаки, в первую очередь Calama-grostis epigeios (L.) Roth, которые распространяются вегетативным способом.
Кунчеровская лесостепь (рис. 3) площадью 736 га находится в левобережье реки Кадады. Она занимает высокий ровный водораздел и склоны южной и юговосточной экспозиции. На долю степной целины приходится не более 190 га. В центре степи имеется небольшой дубовый лес с участием березы, от которого берет начало ложбина, пересекающая степь.
В Кунчеровской степи произрастает около 200 видов сосудистых растений. Растительность представляет собой песчаный вариант луговой степи. Преобладают ассоциации с доминированием дерновин-ных злаков: Stipa tirsa Stev. и Helictatrihon desertorum (Less.) Nerski. Лугово-степное
разнотравье также довольно разнообразно. По склонам южной экспозиции развиваются наиболее ксерофильные варианты степей с доминированием Festuca vallesiaca Gaud s. l.
В последнее время здесь получают распространение остепненные луга с доминированием Calamgsrostis epigeios (L.) Roth. Повсеместно также наблюдается подрост Pinus sylvestris L., что отражает современный процесс ее залесения.
Для того, чтобы степные ландшафты в европейской части России не были утрачены полностью, необходимо:
1) с целью уменьшения пастбищной нагрузки на степные резерваты создавать культурные пастбища на водоразделах в непосредственной близости от животноводческих комплексов;
2) увеличить площади буферных зон вокруг заповедных участков за счет залежных земель, на которых при наличии источника семян степной покров восстанавливается достаточно быстро;
3) за счет прилегающих к заповедным участкам склонов балок и долин малых рек создать связанный в единый блок экологический каркас степных территорий;
4) провести биотехнические мероприятия, направленные на восстановление степной фауны, в первую очередь копытных, без которых степные экосистемы являются неполноценными и разбалансированными.
Все эти меры в настоящее время являются вполне выполнимыми. Это связано с тем, что плотность сельского населения в последние десятилетия в лесостепных регионах России существенно сократилась. Идущее по пути интенсификации сельское хозяйство использует в основном наиболее плодородные, удобные для обработки земли. Поэтому восстановление степного покрова на неудобных, эродированных и смытых почвах не нанесет экономического ущерба. Кроме того, при реализации указанных выше рекомендаций очевиден положительный экологический эффект. В первую очередь, степная растительность станет надежным щитом на пути водной эрозии. Она также ослабит смыв почвы в искусственные и естественные водоемы, что положительно скажется на качестве воды и их рыбопродуктивности. Восстановление степных и лесостепных ландшафтов не исключает щадящих форм при-
Нива Поволжья № 3 (24) август 2012 91
родопользования, в частности конного и экологического туризма, а также лицензионной охоты. Это позволит развивать сферу рекреационных услуг и создавать новые рабочие места.
Литература
1. Вихрева, В. А. Аккумуляция селена растениями в зависимости от количества микроэлемента в черноземах Пензенской области / В. А. Вихрева, П. Н. Балабко, Т. Б. Лебедева, А. И. Бобылев, В. А. Мачнев // Нива Поволжья. - 2011. - № 2. - С. 2-6.
2. Власова, Т. А. Азот в черноземах Среднего Поволжья / Т. А. Власова. - М.: Агроконсалт, 1999. - 64 с.
3. Гришин, Г. Е. Содержание и формы фосфора в черноземной почве / Г. Е. Гришин // Агрохимический вестник. - № 2. -2001. - С. 38-40.
4. Димо, Н. А. О работах по изучению почвенного покрова Саратовской губернии. Доклад почвоведа Н. А. Димо в Саратовскую губернскую земскую управу / Н. А. Ди-мо. - Саратов. 1911. - 25 с.
5. Докучаев, В. В. Труды экспедиции, снаряженной Лесным департаментом, под руководством профессора Докучаева. Отчет Министерству земледелия и государственного имущества. Отделение практических работ. - Т. 1. - Вып. 2, 1894. - 40 с.
6. Зайдфудим, П. Х. Формирование экологического каркаса развития долины р. Суры / П. Х. Зайдфудим, А. И. Иванов // Чистая вода - проблемы и решения. -2010. - № 4. - С. 30-33.
7. Иванов, А. И. Рекреационные ресурсы бассейна р. Суры в пределах Пензенской области / А. И. Иванов, П. Х. Зайдфу-дим, А. А. Иванов // Чистая вода - проблемы и решения. - 2010. - № 4. - С. 30-33.
8. Иванов, А. И. Экологическая ситуация в бассейне р. Суры в пределах Пензенской области: монография / А. И. Иванов, В. Н. Чупис, П. Х. Зайдфудим. - Москва - Торопец, 2011. - 181 с.
9. Келлер, Б. А. Флористические, гео-ботанические и экологические заметки / Б. А. Келлер // Тр. Воронеж. с.-х. ин-та. -Воронеж, 1926. - С. 1-12.
10. Надежкин, С. М. Органическое вещество почв лесостепи Приволжской возвышенности и пути его регулирования /
С. М. Надежкин. - Москва - Пенза, 1999. -239 с.
11. Николаева, Н. И. Агрохимическая характеристика выщелоченных черноземов и серых лесных почв Пензенской области: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Н. И. Николаева. - Мичуринск, 1965. - 21 с.
12. Спрыгин, И. И. Из области Пензенской лесостепи. Ч. I. Травяные степи Пензенской губернии / И. И. Спрыгин // Тр. по изучению заповедников. - Москва, 1926. -Вып. 4. - С. 1-236.
13. Спрыгин, И. И. Из области Пензенской лесостепи. Ч. III. Степи песчаные, каменисто-песчаные, солонцеватые на южных и меловых склонах / И. И. Спрыгин. -Пенза: Гос. ком. по охр. окр. среды Пенз. обл., 1998. - 140 с.
14. Спрыгин, И. И. Материалы к описанию степи около д. Поперечной Пензенского уезда и заповедного участка на ней // Работы по изучению Пензенских заповедников. - Пенза, 1923. - Вып. 1. - С. 1-45.
15. Федеральный закон от 14 марта 1995 г. № 33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» // СПС «Гарант».
16. Iwanow, A. I. Naturschutzgebiete und Probleme der Degradierung von Ökosystemen in der Region Pensa, Russland / A. I. Iwanow, Clemens Fuchs // Natur und Landschaft. - 2007. - August. - P. 358-363.
