CC BY
96
«маргинальных землях», позволит решать не только генофонда исчезающих видов, но и оптимизировать
проблему сохранения биоразнообразия и охраны фитоландшафтную ситуацию.
Литература.
1. Простаков Н.И., Делицын В.В. Особо охраняемые природные территории как способ сохранения биоразнообразия в лесостепной и степной зонах// Изучение и сохранение природных экосистем заповедников лесостепной зоны: Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвященной 70-летию Центрально-Черноземного заповедника (пос. Заповедный, Курская обл., 22-26 мая 2005 г.). - Курск, 2005. - С. 103-104.
2. Дзыбов Д.С., Закинян Р.Г. Воспроизводство растительных ресурсов в геометрической прогрессии - основа реальной охраны биоразнообразия и устойчивого развития ноосферных ландшафтов в III тысячелетии // Эколог. вестн. Северного Кавказа. - 2005. - Т. 1. - № 1. - 15-20 с.
3. Дзыбов Д.С. Почвозащитные степные полосы в агроландшафте//Земледелие. - 2007. - № 3. - С. 10.
4. Францева Н.Н. Флора и растительность полевой дорожной сети агроландшафта в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья: авторефератдис.... канд. биол. наук. - Ростов-на-Дону, РГУ, 2009. - 21 с.
5. Полевая геоботаника/Под ред. Е. М. Лавриненко и А. А. Корчагина. - Л.: Наука, 1972. - Т. IV. - 331 с.
6. Дзыбов Д.С. Метод агростепей. Ускоренное восстановление природной растительности: Метод. пособие /Отв. ред. А. Н. Антончиков. - Саратов: Изд-во Научная книга, 2001. - 40 с.: ил.
7. Скрипчинский В.В., Танфильев В. Г., Дударь Ю. А. и др. Искусственное восстановление первичных типов растительности как составной части природных биогеоценозов // Ботан. журн. - 1971. - Т. 56. № 12. - С. 1725-1789.
8. Кабанов А.В. Принципы создания искусственных сообществ декоративных травянистых растений // Сохранение биоразнообразия растений в природе и при интродукции: Материалы междунар. науч. конф., посвящ. 165-летию Сухумского ботан. сада и 110-летию Сухумского субтроп. дендропарка ин-та Ботаники АН (15-20 октября 2006г., Сухум). - Сухум, 2006. -С. 218-239.
REiNTRoDudioN oF RARE sPEciEs oF PLANTs iN AGRoLANDscAPEs
the method of agrosteppes
o. E. orlov
summary. The alternative method of preservation of rare and disappearing plants in agrolandscapes, by active reproduction of a genofund of these types as a part of polycomponental coenosis - agrosteppes is offered. A polycomponental steppe mix of seeds of wild-growing types of the noncontrollable structure, cleaned in three terms in Shalevo’s wildlife area in vicinities of Stavropol in 2005 and enriched in addition seeds of rare species: Adonis vernalis L., Anemone sylvestris L., Calophaca wolgarica (L. fil.) DC, Crocus reticulatus Stev. Ex Adams, Gymnadenia conopsea (L.) R. Br., Iris aphylla L., I. notha Bieb., I. pumila L., Orchis tridentata Scop., Paeonia tenuifolia L., Salvia nutans L., Stipa pulcherrima C. Koch. In experimental experience reintroduction possibility seeds for the 6th year noTBepxfleHa for 5 protected species: Paeonia tenuifolia, Stipa pulcherrima, Iris aphylla, I. notha and Anemone sylvestris. Monitoring 26-30 - summer agrosteppes showed existence in their flora 9 of the plants listed above rare species. All types blossom, fructify and form self-sowing. Creation of constant windbreak steppe (meadow) fields in an agricultural landscape can appear real alternative of protection of endangered species of local flora in optimum for them ecological conditions. The polycomponental sowing mix consisting of tens types of virgin vegetation, corresponds to variety of ecological niches, forming necessary heterogeneity of the tsenotichesky environment, including for rare species. The agrosteppe for the 3rd year on specific structure for 80-90 % corresponds to an initial virgin site and will form a reliable basis of a reintroduction and replication of zone associations in anthropogenous and agricultural landscapes. To use the described method of a reconstruction of analogs of steppe associations it is possible in any territory with the destroyed natural vegetation, on deposits, at a rekultivatsiya of spontaneous dirt roads, technogenic and other «waste» lands. For some plants possibly restoration of their natural areas.
Key words: rare species, method of agrosteppes, reintroduction.
УДК 581.9:502.75 (470.6)
особенности начального этапа экологической реставрации зональных степей на месте вторичных бородачевых сообществ в условиях ВЕСНОВСПАШКИ
Н.Г. ЛАПЕНКО, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Вторичные бородачевые степи занимают сотни тысяч гектаров в полупустынной, сухостепной, лесостепной и горностепной зонах юга России, включая Северный Кавказ и другие, более восточные регионы, что делает актуальной проблему повышения их продуктивности. Краткосрочность пастбищного использования этих угодий, относительная флористическая
бедность, низкая поедаемость корма к середине лета из-за депрессии доминанта, бородача кровоостанавливающего, побуждают к восстановлению на их месте аналогов былых зональных сообществ методом агростепей. Цель реинтродукции фрагментов зональной степи - выявить возможные пути ускоренной трансформации бородачевых степей и особенности восстановления травостоя на начальном этапе формирования. Почва под посев готовилась весновспашкой. Анализ результатов трех лет наблюдений показал: количество видов растений в агростепях варьировало от48 до 58; биологическая урожайность в период максимального роста и развития травостоев колебалась от 14,5 до 24,8 ц/га сухой массы; весовой анализ
состава фитомассы показал, что значительная доля злаковой основы корма формируется за счет доминанта - бородача (20.75 %); в трехлетней агростепи заметно проявились черты сходства с исходной целинной степью, где доминируют злаки и бобовые (кострец береговой, овсяница валлисская, люцерна румынская, эспарцет песчаный), а также представители разнотравья (василек восточный, подмаренник русский, черноголовник многобрачный и др.). Проведенный эксперимент показал возможность экологической реставрации аналога первичной степи на месте вторично возникших низкопродуктивных бо-родачевых сообществ. Наблюдения трех лет жизни агростепи по весновспашке свидетельствуют о том, что сохраняется конкурентное давление остатков бородача, развившихся из корневищ, на степные виды. То есть, на начальном этапе трансформации бородачевого сообщества важно соблюдение всех необходимыхагротехнических операций при подготовке почвы, а именно полное уничтожение подземных органов доминанта в почве с целью снижения его конкурентноспособности. Ключевые слова: агростепь, биологическое разнообразие, ландшафт, реинтродукция, фитомасса, целинные степи, ценоз.
Целинные степи юга России, будучи основным источником пастбищного корма, занимают значительные площади, простираясь от полупустыни и сухих степей с преобладанием таких дернообразующих злаков, как Agropyron pectinatum (Bieb.) Beauv., Festuca valesiaca Gaudin, Koeleria cristata (L.) Pers., Stipa pulcherrima C. Koch, S. lessingiana Trin. et Rupr, до ценоареала луговых и горных степей, в составе которых помимо злаковых, отмечается большое разнообразие бобовых - Amoria ambigua (Bieb.) Sojak, Lotus caucasicus Kuprian. ex Juz., Medicago romanica Prod., а также ценных представителей разнотравья - Falcaria vulgaris Bernh., Filipendula vulgaris Moench, Plantago media L., Potentilla adenophylla Boiss. et Hohen., Poterium polygamum Waldst. et Kit., Teucrium ovatusMill. Однако длительная перегруженность этих кормовых угодий животными в прошлом способствовала их трансформации во вторичные ценозы низкого кормового достоинства и, как следствие, выпадению из них ценных бобовых и злаковых трав. К числу таких угодий относятся получившие широкое распространение бородачевые степи с доминантом Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.
Бородачевники занимают сотни тысяч гектаров в полупустынной, сухостепной, лесостепной и горностепной зонах юга России, включая Северный Кавказ и другие, более восточные регионы, что делает актуальной проблему повышения их продуктивности.
Бородачевые сообщества используются преимущественно для пастьбы крупного рогатого скота и овец, причем лишь в короткое время активной вегетации (1,5...2,5 месяца) и мало пригодны в качестве сенокосов, так как приземный ярус злака-доминанта локализован в пределах 0.15 см от поверхности почвы, которая зачастую покрыта обломками горных пород, что допускает работу косилки лишь на высоте 10. 12 (15) см. В период плодоношения основного доминанта (бородача кровоостанавливающего) в подножном корме резко уменьшается содержание протеина и возрастает доля клетчатки, он грубеет, плохо поедается животными, снижаются суточные привесы и надои.
Таким образом, краткосрочность пастбищного использования, относительная флористическая бедность, низкая поедаемость корма бородачевников к середине лета побуждают к созданию на их месте аналогов былых зональных степей, отличающихся большим флористическим разнообразием, фитомасса которых характеризуется сбалансированностью по элементам питания, хорошей поедаемостью, высокой продолжительностью времени использования и др. [1].
Цель наших исследований - выявить возможные пути ускоренной трансформации бородачевых степей и особенности восстановления травостоя на начальном этапе формирования.
Для ее достижения решали следующие задачи:
выявление особенностей сживания между собой видов модели зонального сообщества - агростепи на месте бородачевника;
определение динамики урожайности бородачевника и агростепи - аналога зонального ценоза и некоторых других показателей, как дикорастущих, так и добавленных ценных кормовых трав.
Условия, материалы и методы. Объект исследования - экспериментальный участок на землях КФХ «Усадьба» Шпаковского района Ставропольского края, где проведена закладка опыта по трансформации бо-родачевой степи в более продуктивное сообщество методом агростепей [1.3]. Агростепь - это искусственно восстановленная степь, путем посева в подготовленную почву (вспашка и дискование орудиями типа ПН-4-35, БДТ-7К с доработкой культиватором КСПС-4) сложных естественных смесей семян, заготовленных комбайном САМПО-500 среди флористически богатой целинной степи, отличающейся от бородачевого травостоя большим разнообразием.
Схема опыта включала следующие варианты:
1. бородачевая степь (контроль);
2. самозарастание;
3. посев семян зональной степи (агростепь - контроль);
4. агростепь + ломкоколосник;
5. агростепь + ломкоколосник + люцерна;
6. агростепь + ломкоколосник + люцерна + кострец;
7. агростепь + ломкоколосник + люцерна + кострец + клевер;
8. агростепь + ломкоколосник + люцерна + кострец + клевер + житняк.
Семена ломкоколосника ситникового ростовской популяции, многолетних злаковых и бобовых трав селекции Ставропольского НИИСХ (житняк Викрав, кострец Ставропольский-31, люцерна Кевсала, клевер Наследник) добавляли в агростепную смесь для формирования высокоурожайного травостоя сенокоснопастбищного использования.
Подготовку почвы осуществляли путем весновспашки как одного из возможных менее энергозатратных вариантов. Площадь делянки 5x5 м, повторность 4-кратная.
Исследования проводили на учетных площадках согласно требованиям общепринятых в фитоценологии методик [4.6].
Описание растительности выполняли по семибальной системе О. Друде [4, 6] с отметкой обилия вида, высоты травостоя и фенофаз. В качестве показателей обилия использовали: относительное преобладание одних видов над другими; покрытие - проекция травостоя и площадь поверхности почвы, занятой основаниями растений. Латинские названия растений приведены по С.К. Черепанову [7]. Статистическая обработка данных выполнена по Б.А. Доспехову [8].
Для видового анализа образцы по 200 г воздушносухой массы разбирали по ботаническим группам (злаки, бобовые, разнотравье), что позволило определить внутривидовой состав фитоценоза, роль и соотношение отдельных компонентов в нем. Учет продуктивности проводили на 0,5 м2 - шестикратно. Расположение учетных площадок (0,5 м2) систематическое [5].
Результаты и обсуждение. В первое лето эксперимента флористическая насыщенность в опыте колебалась по вариантам от 39 до 58 видов. Биологическая урожайность варьировала от 5,0 (вариант 4) до
45.0 (вариант 1) ц/га, пастбище-хозяйственная - от
4.0 до 36,0 ц/га соответственно. Общее число сорных видов составляло 48, из них злаков - 15 %, бобовых трав - 6 %, разнотравья - 79 %.
Целинные виды в этот период были представлены следующими:
Centaurea orientalis L. Sp1-Sp3
Festuca rupicola Heuff. Sp3
Festuca valesiaca Sol-Sp3
Koeleria cristata Sol-Sp2
Medicago romanica Sp1-Sp3
Plantago media Sp1-Sp3
Stipa lessingiana Sol-Sp2
Кроме того, в первое лето отмечалась вспышка сорных растений из почвенного запаса, накопленного в предыдущие годы стихийной эксплуатации пастбища на месте закладки эксперимента:
Amaranthus blitoides S.Wats Sp2-Cop2
Amaranthus retroflexus L. Sp2-Sp3
Ambrosia artemisiifolia L. Sp2-Cop1
Chenopodium album L. Sp2-Sp3
Plantago lanceolata L. Sp3
Setaria pumila (Poir.) Schult. Sp2-Cop2
Solanum cornutum Lam. Sp2-Soc
На этом этапе формирования травостоя запас семян сорняков проявил себя более быстрым и дружным ростом, чем степные виды трав, высеянные в составе агростепной смеси, медленный рост которых - факт, характерный для первого года жизни агростепи [1, 2].
Слабая флористическая полнота целинных семенных травостоев дает возможность вводить в их состав хозяйственно ценные сорта трав с целью повышения урожайности. В вариантах с добавлением бобовых компонентов активно проявили себя в первый год жизни люцерна Кев-сала и клевер Наследник. В них же позиции сорных видов были значительно слабее. На участке весновспашки в молодой агростепи присутствовал бородач кровоостанавливающий, но с малым обилием. То есть, распашка весной не избавляет от этого злака полностью.
По результатам анализа полученной фитомассы в вариантах 2.4 выделялся обилием обычный сегеталь-ный сорняк мышей сизый - Setaria pumila (20.70 %).
В вариантах 3...4 высокой была доля такого ценного пастбищного растения, легко отрастающего после стравливания, как черноголовник многобрачный -Poterium polygamum (40.60 %). Его надземная фитомасса содержит до 17 % протеина, к тому же этот вид вегетирует всю зиму.
Наиболее значима по кормовому достоинству биомасса вариантов 4...8, в которых преобладала люцерна Кевсала (более 90 % от общей массы). В этих вариантах массовая доля степных видов еще мала, но и доля сорняков в корме оказалась также незначительной.
Во второе лето жизни травостой модельного зонального сообщества - агростепи меняется по составу и сложению. Количество видов растений в ценозах возросло до 56.72. Их проективное покрытие было довольно высоким и составило по разным вариантам опыта от 70 до 80 %. Больше всего в ценозах было разнотравья (78,3 %), как это имеет место и в дикорастущей степи.
Биологическая урожайность составляла от 15,9 (вариант 1) до 31,5 (вариант 3) ц/га, пастбище-
Таблица. Урожайность на опыте по весновспашке, ц/га воздушно-сухой массы (июнь)
Вариант Число видов, шт. Покрытие, % Биологическая урожайность, ц/га
проек- тивное истин- ное
1 (контроль) 39 100 4,4±0,54 19,0±2,83
2 53 80 4,2±0,74 24,8±1,52
3 49 80 3,7±0,64 16,0±0,75
4 53 80 4,9±0,10 21,3±1,44
5 49 75 4,3±0,66 20,2±1,99
6 48 75 3,8±0,26 18,7±1,30
7 58 80 3,5±0,60 19,4±0,94
8 48 75 2,9±0,30 14,5±1,17
Среднее 50 80 4,0±0,19 19,2±0,73
НСР 05 1,55 5,06
хозяйственная - от 12,7 до 26,2 ц/га воздушно-сухой массы соответственно.
В целом во второй год жизни агростепи отмечено постепенное ослабление позиций сорных видов, вследствие более сильной конкуренции степных дерновин-ных злаков и бобовых (Festuca valesiaca, Koeleria cristata, Medicago romanica, Poterium polygamum и др.).
Такие же виды сорных растений, как Amaranthus blitoides, Amaranthus retroflexus, Cirsium arvense (L.) Scop., Panicum miliaceum L., Polygonum aviculare L., Solanum cornutum выпали из травостоя вовсе.
В результате анализа полученной фитомассы второго года жизни установлено, что бородач кровоостанавливающий на участке весновспашки не утратил своих позиций, а в вариантах самозарастание и агростепь даже усилил их. В фитомассе 3.5 вариантов выделялся черноголовник многобрачный - Poterium polygamum (20.70 %). Самая высокая массовая доля сорных видов на второй год жизни ценоза отмечена в варианте «самозарастание», в остальных случаях наблюдалась тенденция к снижению их массы.
На третье лето жизни травостой агростепи изменился и усложнился (см. табл.). Количество видов растений в экспериментальных ценозах (варианты 2.8) составляло от 48 до 58. Ценотические показатели по ряду параметров были довольно стабильными: проективное покрытие в среднем 80 (75.100) %, истинное покрытие - 4 (2,9...4,9) %, существенных различий между вариантами не отмечено.
Урожайность агростепи в период максимального развития травостоя колебалась от 14,5 (вариант 8) до 24,8 (вариант 2) ц/га. Достоверно наибольшая величина этого показателя в варианте с самозарастанием (р<0,05) связана с активным развитием сорных видов (Acinos arvensis (Lam.) Dandy, Descurainia sophia (L.) Webb exPlantl, Echium vulgareL., PotentillaargenteaL. и др.). Между остальными вариантами существенных различий не отмечено. Если на начальном этапе становления травостоя (первый год
120
100
80
60
40
20
0
ГГ
■-1 П ■“! П_П п_П гип гШН
3 4 5
Вариант опыта
Рис. 1. Динамикавесовойдолисорныхрастенийвтрехлетнем ценозе: □ - сорные виды первого года жизни; ■ - сорные виды второго года жизни; □ - сорные виды третьего года жизни.
жизни) обилие сорняков здесь было равным <^р2^ос». то в трехлетнем возрасте оно сократилось до <^о1^р1», то есть сорные травы присутствуют, но их встречаемость снижается до уровня «изредка».
Наиболее высокая массова доля сорняков в первый год жизни ценоза отмечена в варианте «Самозарас-тание», на третий год жизни во 2.4 вариантах она снижается, в 6 - увеличивается, а в 5,7 и 8 остается неизменной.
Анализ фитомассы третьего года жизни показал, что значительную часть злаковой основы корма во всех вариантах опыта формирует доминант - бородач кровоостанавливающий (20.75 %), который развился из оставшихся в почве корневищ (рис. 2).
В вариантах с подсевом культурных трав (4.8) по обилию в фитомассе выделялись сорта Medicago и Адгоругоп - 10 и 50 % соответственно. Кроме того, как и в первый год жизни агростепи, отмечена высокая доля черноголовника многобрачного - Poterium ро1удатит (16.45 %).
Анализ показал, что при формировании на месте бородачевника агростепи по весновспашке во всех вариантах опыта в первые три года заметно проявляются черты сходства с исходной зональной степью, где
доминируют целинные виды:
Centaurea orientalis Sp2-Sp3
Hypericum perforatum L. Sp2
Bromopsis riparia (Rehm.) Holub Sp2-Sp3
Medicago romanica Sp2-Cop1
Festuca valesiaca Sp2-Sp3
Galium ruthenicum Willd. Sp1-Sp3
Poterium polygamum Cop1-Cop3
Onobrychis arenaria (Kit.) DC Cop1-Cop3
На этом этапе наблюдается интенсивная биологическая конкуренция между сорняками, с одной стороны и
1 2 3 4 5 6 7 8
Вариант опыта
Рис. 2. Динамика изменения массовой доли бородача кровоостанавливающего в трехлетнем ценозе по весновспашке: —*• - - 2006; —» - - 2007; —а-2008.
степными многолетниками с другой на фоне обильного бородача, корневища которого при весновспашке не были уничтожены полностью.
выводы. Таким образом, проведенный эксперимент показал возможность экологической реставрации аналога первичной степи на месте вторично возникших низкопродуктивных бородачевых сообществ. Вместе с тем, трехлетние наблюдения свидетельствуют о том, что по весновспашке существует конкурентное давление бородача через мощную систему корневищ на степные виды. То есть на начальном этапе трансформации бородачевого сообщества необходимо соблюдение всех необходимых агротехнических операций подготовки почвы, а именно, важно добиться полной гибели подземных органов Bothriochloa ischaemum в почве с целью снижения его конкуренции, негативно влияющей на молодые целинные растения.
Литература.
1. Дзыбов Д. С., Лапенко Н. Г. Зональные и вторичные бородачевые степи. - Ставрополь, 2003. - 224 с.
2. Дзыбов Д. С. Метод ускоренного воссоздания травянистых биогеоценозов // Экспериментальная биогеоценология и агроценозы. - М: Наука, 1979. - С. 129-131.
3. Дзыбов Д. С. Метод агростепей // Ускоренное восстановление природной растительности. Методическое пособие. -Саратов, 2001. - 40 с.
4. Полевая геоботаника, ред. Корчагин А. А.-М.-Л., 1964. - Т. 3. - 530 с.
5. Работнов Т. А. К методике наблюдения над травянистыми растениями на постоянных площадках// Ботанический журнал. - 1964. - Т. 36, №6. - С. 47-50.
6. Ярошенко П. Геоботаника. - М: Просвещение, 1969. - 200 с.
7. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). - СПб: Мир и семья, 1995. - 600 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1985. - 350 с.
features of THE iNiTiAL sTAGE of EcoLoGicAL REsTORATioNs oF ZoNE sTEPPEs on THE place secondary of BEARD grass coMMuNiTiEs iN the coNDiTioNs oF PLoWING iN the
sPRiNG
N.G.Lapenko
summary. Secondary beard grass steppes occupy hundreds thousands hectares in semidesertic, sukhostepny, forest-steppe and gornostepny zones of the South of Russia, including the North Caucasus and other, more east regions that does actual a problem of increase of their efficiency. The brevity of pasturable use of these grounds, relative floristic poverty, low poyedayemost of a forage to the middle of summer because of a depression a dominant - the beard grass, induce to restoration on their place of analogs of former zone communities a method of agrosteppes. The purpose of a reintroduction of fragments of the zone steppe - to reveal possible ways of the accelerated transformation of beard grass steppes and feature of restoration of herbage at the initial stage of formation. The soil under crops prepared in the spring plowing. The analysis of results of three years of supervision over formation of the agrosteppe showed: 1) the quantity of types of plants in agrosteppes varied from 48 to 58; 2) biological productivity in the maximum growth and development of herbages fluctuated from 14,5 to 24,8 c/hectares of dry weight; 3) the weight analysis of structure фитомассы showed a considerable share of a cereal basis of a forage for the account a dominant - the beard grass (20-75 %); 4) in the three-year agrosteppe lines of similarity to the initial virgin steppe where cereals and bean dominate were considerably shown: a kostrets coastal, an ovsyanitsa vallissky, a lucerne Romanian, эспарцет sandy, and also representatives разнотравья - a cornflower east, a lady’s bedstraw Russian, a chernogolovnik polygamous and others. The made experiment showed possibility of ecological restoration of analog of the primary steppe on a place of again arisen low-productive beard grass communities. At the same time, supervision of three years of life of the agrosteppe on spring plowing testify that competitive pressure of the remains of the beard grass by means of rhizomes on steppe types obviously. That is, at the initial stage of transformation of beard grass community observance of all necessary agrotechnical operations by soil preparation is important, namely - to achieve full death of underground bodies of the beard grass in the soil for the purpose of decrease in its competitive force, containing growth and development of plants.
Key words: agrosteppe, a biological variety, a landscape, a reintroduction, phytoweight, virgin steppes, cenos.
