CC BY
50
ПРОБЛЕМА ОПУСТЫНИВАНИЯ АРИДНЫХ ЗОН СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО АНТРОПОГЕННОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ
Байдюсен Улан Жетписович
PhD, доцент кафедры экологии Казахского Агротехнического университета
им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан, г. Астана Нурмухамбетова Роза Торсановна канд. биол. наук, доцент кафедры экологии Казахского Агротехнического университета им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан, г. Астана
Кульжанова Салтанат Мукатаевна канд. геогр..наук, старший преподаватель кафедры экологии Казахского Агротехнического университета им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан,
г. Астана
Ботабекова Гульнара Турсынхановна
магистр, старший преподаватель кафедры экологии Казахского Агротехнического университета им.С. Сейфуллина, Республика Казахстан,
г. Астана Email: bota81@mail.ru
PROBLEM OF DESERTIFICATION OF ARID ZONES OF NORTHERN KAZAKHSTAN IN THE CONDITIONS OF THE INCREASED ANTHROPOGENOUS INFLUENCE
Baydyusen Ulan Zhetpisovich
PhD, the associate professor of ecology of the Kazakh Agrotechnical university of
S. Seyfullin, Republic of Kazakhstan, Astana Nurmukhambetova Roza Torsanovna cand. biol. sci., the associate professor of ecology of the Kazakh Agrotechnical
university of S. Seyfullin, Republic of Kazakhstan, Astana
Kulzhanova Saltanat Mukatayevna edging. geogr. sciences, the senior teacher of chair of ecology of the Kazakh Agrotechnical university of S. Seyfullin, Republic of Kazakhstan, Astana
Botabekova Gulnara Tursynkhanovna the master, the senior teacher of chair of ecology of the Kazakh Agrotechnical
university of S. Seyfullin, Republic of Kazakhstan, Astana
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследований биоразнообразия фитоценозов, формирующихся в условиях повышенного антропогенного воздействия. На территории, прилегающей к селу Новомарковка, выявлено 45 видов растений, из 10 семейств. Значительную долю в структуре фитоценоза исследуемой территориии занимают малоценная в кормов отношении полынь
Artemisia austriaca в степных или пустынных районах, устойчивая к вытаптыванию Ceratocarpus arenarius и растения, имеющие хорошо развитые, мощные подземные органы, способные к вегатативному размножению, такие как Agropyron repens.
ABSTRACT
In article results of researches of biodiversity of plant communities being formed in the conditions of the increased anthropogenous influence. In the territory adjacent to the village of Novomarkovk, 45 species of plants, from 10 families are revealed. Considerable share in structure фитоценоза the studied territory Ceratocarpus arenarius steady against trampling and the plants having well developed, powerful underground bodies, capable to vegatativny reproduction, such as Agropyron repens occupy invaluable in forages the relation Artemisia austriaca wormwood in the steppe or desert areas.
Ключевые слова: опустынивание; деградация; фитоценоз; экосистема.
Keywords: desertification; degradation; фитоценоз; ecosystem
В сельской местности часто основным источником дохода является содержание домашнего скота. Основное поголовье скота сконцентрировано вокруг поселков и аулов, что при несоблюдении правил выпаса ведет к деградации степной растительности. Особенно уязвимы сельскохозяйственные угодья, расположенные в зоне сухих степей, полупустынь и пустынь. Деградированные участки земли простираются на расстоянии в среднем от 5 и более километров от населенного пункта. На таких участках в зоне засушливых и сухих степей встречаются 4—5 видов степной растительности. В то же время, в естественной среде биологическое разнообразие представлено 20—25 видами. В зоне пустынь и полупустынь количество видов растений на деградированных участках еще меньше. По приблизительным подсчетам площадь деградированных земель вокруг поселков и аулов составляет более 25—26 тысяч га.
Перевыпас животных существенно влияет на распределение почвенной биоты. На участке, где ведется выпас животных, присутствовали исключительно внутрипочвенные формы животных (67 %), напочвенные беспозвоночные (герпетобионты) отсутствовали или были значительно менее обильны, занимая 36 %. Напротив, в нетронутой луговой степи ЦентральноЧерноземной заповедной зоны России подстилка, не перерабатывающаяся за вегетационный сезон из-за заповедного режима, накапливается и представляет собой слой войлока, достигающий толщины 10—20 см. Этот своеобразный дополнительный пласт со значительно более выровненным гидротермическим режимом предоставляет возможность напочвенным беспозвоночным различных групп обитать в степных условиях [1].
Проблема опустынивания и снижения продуктивности земель является сегодня одной из главных проблем современности. Подобные исследования проводятся и за рубежом, особенно в странах с аридным климатом.
По данным З.Ш. Шамсутдинова и Н.З. Шамсутдинова, аридные территории занимают в России около 75 млн. га. Всего на аридных территориях сосредоточено 42,5 млн. га природных кормовых угодий. В настоящее время большая часть пастбищных экосистем серьезно нарушена. Многие ценные в кормовом отношении виды растений исчезли или стали редки. Почвы сильно истощены. Потери гумуса в них составляют 25—30 % и они не восполняются. Ветровой эрозии подвержено 60% пастбищных земель, более 50 % почв в той или иной степени засолено [2].
Проблемами деградации почв и растительности в результате антропогенной деятельности занимаются в разных странах. Так, например, по данным D. Wilson (Великобритания), на участке 900 га заболоченных земель, подвергавшемуся в течение нескольких десятилетий интенсивному выпасу и рекреационным нагрузкам, почвенный покров был сильно эродирован и характеризовался деградацией растительности. Ставилась задача исправления этого положения, создавшегося в результате действия атмосферных поллютантов и подкисления среды, интенсивного посещения местности
туристами, пожаров и регулярного выпаса овец. Это привело к исчезновению таких видов как Calluna vulgaris и Vaccinium myrtillus. С уменьшением интенсивности выпаса и снижением рекреационных нагрузок состояние растительности стало постепенно улучшаться, начали возвращаться типичные виды вересковой пустоши. К 1994 г. там на площади более 300 га уже доминировали вереск и черника. Однако, на основной части территории прогресс был более медленным. Реколонизация началась лишь после внесения известняковой пыли в дозе 500 кг/га [3].
Материал и методика исследований
Объектами исследований являются естественные кормовые угодья, прилегающие к аулам и селам, расположенные в природно-климатической зоне сухой степи Акмолинской области. Исследования проводились в 2012 году на территории села Новомарковка (N 51°43'03'-E72°17'26'') Ерейментауского района. Исследования велись в направлении от населенных пунктов по 4 основным трансектам (север, юг, запад, восток). С северной стороны села Новомарковка учет проводился до расстояния 500 м, так как далее располагались посевы сельскохозяйственных культур. Практические все направления используются местным населением для выпаса скота.
Для проведения исследований по учету степной растительности использовался метод переменных квадратов. На исследуемых участках для изучения фитоценоза были заложены пробные площадки размером 10 х 10 м
Л
(100 м ), в пределах этих площадок определялись учетные площадки размером 25 х 25 см. Общая площадь учета составляет не менее 1 м2. Выбор учетных площадок осуществлялся методом случайных чисел. Пробные площадки для изучения растительности были заложены на расстоянии от села 500, 1000, 1500, 2000, 2500 и 3000 м. Географические координаты пробных площадок на территории села Новомарковка показаны в таблице 1.
Таблица 1.
Географические координаты пробных площадок на территории села
_Новомарковка_
Направ |_Расстояние от села, м
-ление трансек -та 500 1000 1500 2000 2500 3000
Север Ш1043'93 0" E072016'4 33" — — — — —
Восток Ш1043'93 0" E072018'5 96" Ш1044'12 3" E072019'0 37" Ш1044'223 E072019'13 0" Ш1044'296 E072019'70 3" N51044'29 4" E072020'4 00" N51044'1 66" E072020' 939"
Юг Ш1042'45 1" E072018'5 24" Ш104Г97 7" E072018'9 75" Ш104Г556 E072019'24 9" Ш104Г233 E072019'65 5" N51040'60 8" E072020'2 82" N51040'1 24" E072020' 573"
Запад Ш1042'26 9" E072016'6 42" Ш104Г90 6" E072015'9 12" N51041'596 E072015'72 5" N51041'157 E072015'01 3"
Видовой состав фитоценоза определялся в результате разбора образцов степной растительности, были определены семейства и виды степных трав. Все растения внутри площадки срезались на уровне почвы в период максимального развития растений, после чего разбирались на ботанические группы, высушивались до воздушно-сухого состояния и взвешивались.
Результаты исследований
Cеверное направление изучаемой территории представлено десятью видами растений, относящихся к 4 семействам: мятликовые, сложноцветные, маревые, капустные. Эдификаторами являются рогач песчаный и клоповник мусорный. Эти два вида растений присутствуют на всех пробных площадках. В среднем количество растений на каждой пробной площадке составило
Л
211 шт./м . Наибольшее количество растений было выявлено у вида клоповник мусорный (84), наименьшее — у сирени стручковой, пастушьей сумки обыкновенной, мордовника шароголового и гваюлы (Syrenia siliculosa, CapsëПa bйrsa-past6ris, Echinops sphaerocephalus и Parthenium argentatum).
Восточное направление изучаемой территории представлено четырнадцатью видами растений, относящихся к 5 семействам: мятликовые, сложноцветные, маревые, подорожниковые, розоцветные. Эдификаторами являются ковыль Лессинга и полынь австрийская (Stipa lessingiana, Artemisia austriaca), эти два вида растений присутствуют на всех пробных площадках. В среднем количество растений по каждой пробной площадке составило
л
47 шт./м . Наибольшее количество растений было выявлено у вида Stipa lessingiana (30), наименьшее — у видов сирени стручковой и рогач песчаный
л
(по 2 шт./м ).
Южное направление резко контрастирует по богатству биоразнообразия, в сравнении с предыдущими трансектами. Здесь выявлено 18 видов растений, относящихся к 11 семействам: мятликовые, сложноцветные, гречишные, маревые и др. Эдификаторами являются горец птичий, полынь австрийская, эти два вида растений присутствовали на всех пробных площадках (табл. 2). В среднем количество растений на каждой пробной площадке составило
л
126 шт./м . Наибольшее количество растений было выявлено у вида горец птичий Polygonum aviculäre (43), у таких видов как, лапчатка прямая и сирения стручковая, тысячелистник обыкновенный были выявлены только единичные экземпляры.
Западное направление изучаемой территории представлено 12 видами растений, относящихся к 9 семействам: мятликовые, сложноцветные, гречишные, маревые, розовые и др. Эдификаторами являются полынь и ковыль Лессинга, всего на пробных площадках было выявлено 19 растений/м2 данного вида. В среднем количество растений на каждой пробной площадке составило
л
135 шт./м . В отличие от других направлений, на западном распространённость различных видов растений была более равномерной. Если на северном, восточном и южном направлениях среди большого количества видов растений на всех пробных площадках встречались лишь единицы, то на западном из 12 видов большинство встречается более равномерно, по сравнению с другими направлениями.
Таким образом, на территории села Новомарковка выявлено 45 видов растений из 10 семейств. Эдификаторами выступают, главным образом, житняк, полынь австрийская, полынь горькая, горец птичий (Agropyron christatum, Artemisia austriaca, Artemisia absinthium, Polygonum aviculare).
Л
Среднее количество растений составило от 9 шт./м на восточном направлении
Л
до 24 шт./м на западном.
Таблица 2.
Видовой состав и количество растений на территории с. Новомарковка,
шт./м2
Вид растения Расстояние от населенного пункта, м Среднее
500 1000 1500 2000 2500 3000
1 2 3 4 5 6 7 8
Север
Ceratocarpus arenarius L. 74 74
Agropyron repens 12 12
Alyssum desertorum 5 5
Lepidium ruderale 84 84
Echinops sphaerocephal us 4 4
Parthenium argentatum 4 4
Artemisia austrica 12 12
Capsella bursa-pastoris 4 4
Polycnemum arvense 8 8
Syrenia siliculosa 4 4
Всего 211 211
Восток
Stipa lessingiana 45 25 30 2 48 30
Artemisia austrica 4 4 5 3 2 3,6
Leymus 19 19
arenarius
Festuca sulcata 11 11 7 9,6
Felago arvensis 4 4
Syrenia siliculosa 2 2
Agropyrum cristatum 13 13
Ceratocarpus arenarius 2 2
Продолжение таблицы 2
Lepidium ruderale 3 3
Potentilla anserina 6 6
Koeleria gracilis 3 3
Syrenia siliculos 26 26
Linosyris villosa 4 4
Barbarea vulgaris 4 4
Всего 49 44 51 31 47 61 47,1
Юг
Polygonum aviculare 5 4 161 3 43,25
Ceratocarpus arenarius 3 31 42 18 23,5
Artemisia austrica 14 29 99 26 50 32 41,66
Agropyrum cristatum 12 17 14,5
Lolium perenne L. 3 4 3,5
Stipa lessingiana 13 39 44 32
Achillea millefolium 1 1 1
Festuca sulcata 4 22 14 5 11,25
Felago arvensis 8 8
Polycnemum 40 40
arvense
Barbarea vulgaris 3 1 1 1,66
Syrenia siliculosa 2 2
Potentilla erecta 1 1
Poa trivialis 1 1
Atriplex tatarica 1 1
Alyssum desertórum 1 1
Phlomis agrarian 1 1
Chenopodium album 2 2
Всего 63 98 130 257 109 101 126,3
Запад
Ceratocarpus arenarius 249 2 8 86,3
Polygonum aviculáre 19 7 13
Festúca sulcata 29 9,6 19,3
Equisétum arvénse 11 7 19 12,3
Artemisia absinthium 5 24 14,5
Lichenes 18 48 132 2 50
Stipa lessingiana 2 9 47 Окон чание та 19,3 блицы 2
Elytrígia répens 7 9 25 13,7
Kóchia prostata 24 24
Potentilla eréct 60 8 18 28,66
Astragálus 7 6 6,5
Poa protensis 1 1
Всего 256 57 132 165 126 76,6 135,4
Учет фитомассы растений на территории села Новомарковка в северном направлении проводился до расстояния 500 м, так как далее располагались
посевы сельскохозяйственных культур (табл. 3).
Таблица 3.
_Биомасса растений на территории села Новомарковка, г/м_
Направление трансекта Расстояние от населенного пункта, м Среднее
500 1000 1500 2000 2500 3000
Север 230,8 230,8
Восток 78,1 29,4 99,8 64 121 81,9 79,0
Юг 62,9 97,1 88,3 109,9 106,0 76,8 90,2
Запад 13,2 22,8 106,6 73,7 58,5 72,2 57,8
Среднее 96,05 37,3 73,7 61,9 71,4 57,7
Биоразнообразие фитоценоза изученной территории существенно различается по видовому составу. Так, если растительное сообщество северного трансекта представлено 10 видами, то в других направления встречаются намного больше видов растений. Основную массовую долю в фитоценозе занимают рогач песчанный. (75,2 %), причем данный вид растения является доминантом изучаемого фитоценоза.
Восточное направление характеризуется четырнадцатью видами растений, в полном составе эти виды не встречаются. Более половины фитомассы приходится на $>Ира lessingiana (31 %). Наибольшая масса растений на единице
Л
площади (121 г/м ) выявлена на расстоянии 1500 м от села, наименьшая
Л
(29 г/м ) на расстоянии 1000 м. В данном направлении имеется тенденция постепенного увеличения фитомассы по мере удаления от села.
Южный трансект. Исследования показали, что южный трансект характерезуется большим биоразнообразием. В данном направлении выделено 18 видов растений. Максимальный вес фитомассы на единице площади отмечен
Л
на расстоянии 2000 м от села (110 г/м). По сравнению с другими направлениями фитомасса растений сильно не варьирует при удалении от села. Почти во всех точках исследований встречается полынь австрийская и типчак (61,3 %). Доля остальных видов в общей фитомассе составляет менее 40 %.
Западный трансект. Это направление имеет наименьшую продуктивность
Л
фитомассы, что составляет в среднем 58 г/м . Это объясняется постоянными выпасами скота. В данном направлении выделено 12 видов растений.
Л
Максимальный вес фитомассы отмечен на расстоянии 1500 м от села (107 г/м2), фитомасса растений возле села сравнительно небольшая и в основном состоит из рогача песчаного, который образует заросли на выбитых пастбищах, хорошо поедается крупным и мелким рогатым скотом и лошадьми. Эта характеристика рогача говорит о том, что повышенная антропогенная нагрузка привела к распространению этого растения. Почти во всех точках исследований встречается хвощ полевой и типчак (44,7 %).
Продуктивность фитоценоза с 2000 м от села снова снижается. В целом фитоценоз представлен в основном плохо поедаемыми скотом, стелющимися и устойчивыми к вытаптыванию растениями. Доля ценных в кормовом отношении трав очень низка.
Таким образом, установлено, что в естественных природных условиях особенностью растительного покрова сухих дерновинно-злаковых степей является господство ксерофитных дерновинных злаков (Stipa lessingiana, S. capillata, S.sareptana, Festuca valesiaca, Koeleria cristata), рыхлодерневинных (Aropyron pectinatum) и корневищных (Leymus ramosus). Разнотравье также представлено ксерофитами (Dianthus leptopetalus, Phlomoides agrarian, Tanacethum achilleifolium, Galatella tatarica, G. divaricata). На темно-каштановых почвах преобладают типчаково-ковыльные (Stipalessingiana) степи. Характеризуются незначительной примесью разнотравья (Dianthusleptopetalus, Galatelladivaricata, Jurineamultiflora). Разнотравье играет подчиненную роль в строении сообществ и доля его участия не превышает 1015 %. Травяной покров сухих степей разрежен, общее проективное покрытие не превышает 50—60 % [4].
В условиях повышенного антропогенного влияния естественная растительность, характерная для сухой степи, вытеснилась малопоедаемой и устойчивой к поеданию. Большую долю в фитоценозе исследуемой
территориии занимают полынь Artemisia austriaca и растения семейства Chenopodiaceae. Присутствие полыни особенно ярко выражено в южном направлении (38,5% от общего количества растений). Полыни из-за своей горечи плохо поедаются скотом в период вегетации. Значительную часть фитоценоза занимают также растения, произрастающие в степных или пустынных районах — рогач песчанный Ceratocarpus arenarius L. В северном направлении доля данного вида в фитоценозе велика (75 %). Присутствуют и растения, устойчивые к вытаптыванию, имеющие хорошо развитые, мощные подземные органы, способные к вегатативному размножению, такие как пырей ползучий Agropyron repens. Примечательно то, что в восточном направлении, где выпас домашних животных гораздо меньше, видовое разнообразие растений увеличивается и доля корневищного растения, такого как Agropyron repens значительно, снижается.
В целом на изучаемой территории основные представители степной растительности, характерные для естественных условий, практически исчезли из фитоценоза. Такие же результаты получены при исследовании горностепной и северной частей степной зоны Монголии. По данным Мирошниченко, с повышением пастбищной нагрузки, хорошо поедаемые животными, размножающиеся семенами растения, являющиеся эдификаторами коренных исходных фитоценозов, в условиях постоянного и многократного за вегетационный сезон стравливания истощаются и выпадают из травостоя. На смену им появляются и разрастаются растения, способные к вегетативному размножению. Это обеспечивает им, по сравнению с растениями, размножающимися только семенами, устойчивость к выпасу и лучшее расселение по территории [5].
Таким образом, в результате изучения растительности вокруг территории села Новомарковка выявлено 45 видов растений из 10 семейств. Эдификаторами выступают, главным образом, пырей ползучий, полынь австрийская, полынь горькая, горец птичий (Agropyron christatum, Artemisia austriaca, Artemisia absinthium, Polygonum aviculare. Направления, наиболее
часто используемые местным населением под выгон, имеют низкую
Л
биологическую продуктивность — 58—90 г/м сухой массы. Значительную долю в фитоценозе исследуемой территории занимают малоценные в кормовом отношении виды трав, представители естественной растительности практически вытеснены из фитоценоза.
Список литературы:
1. Гонгальский К.Б., Покаржевский А.Д., Савин Ф.А. Влияние выпаса на пространственное микрораспределение почвенных животных в луговой степи Центрально-Черноземного заповедника // Аридные экосистемы — 2005. — Т. 11, — № 28. — С. 71—76.
2. Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З. Методы экологической реставрации аридных экосистем в районах пастбищного животноводства // Степной бюллетень. — 2002. — № 11. — С. 23—29.
3. Wilson D. Восстановление деградированной заболоченной местности в округе Пик [Великобритания]. Restoration of a degraded moorland in the Peak District // Biol. J. Linn. Soc. — 1995. — № 56, — Suppl. A. — С. 221— 223.
4. Микляева И.М., Гунин П.Д., Слемнёв Н.Н., Бажа С.Н., Факхире А. Нарушенность растительности степных экосистем // Аридные экосистемы. — 2004. — Т. 10 — № 24—25. — С. 35—45.
5. Мирошниченко Ю.М. Влияние выпаса и экологических условий на распространение полыней в степях Монголии и России // Аридные экосистемы, — 2004, — Т. 10 — № 24—25 — С. 76—83.
