CC BY
28
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 631.58:631.526
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ АНТРОПОГЕННО СФОРМИРОВАННЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ
О. Г. Котлярова, доктор с.-х. наук, академик РАСХН; Е. Г. Котлярова, канд. биол. наук, доцент; В. И. Чернявских*, канд. с.-х. наук,
О. В. Дегтярь*, канд. с.-х. наук
Белгородская государственная сельскохозяйственная академия, т. (4722) 39-25-54, e-mail: 6HKotlyarova@bel.ru; *Белгородский государственный университет, т. (4722) 27-90-53, e-mail: 7Hcherniavskih@mail.ru
Важнейшим фактором, влияющим на видовое разнообразие антропогенно сформированных агроландшафтов, является система контурных лесополос и участков сплошного облесения. Лесополосы формируют большое количество микрозон, повышают общую влагообеспеченность, что позволяет произрастать в агроландшафте большому разнообразию видов растений, включая редкие. Это своего рода резервный генофонд естественной растительности.
Ключевые слова: ландшафтная система земледелия, биологическое разнообразие растительности.
До сих пор не существует единого мнения, в какой степени видовое разнообразие определяет устойчивость экосистемы. Однако большинство исследователей показывают положительную связь между разнообразием сообществ и стабильностью их экологических функций.
Очевидно, существует некоторый оптимум разнообразия, определяемый наличием источников легкодоступной энергии. Тем не менее, было показано, что сокращение биоразнообразия ниже определенного уровня приводит к быстрой потере эффективности и устойчивости выполнения экологических функций, а следовательно, к дестабилизации и утрате целостности биосферы, ее способности поддерживать устойчивое развитие ландшафтных систем. Сохранение биоразнообразия -необходимое условие качества среды для жизни человека.
Для сохранения биоразнообразия используются различные подходы как на по-пуляционно-видовом, так и на экосистем-ном уровне, причем второй предпочтительнее, так как относится к восстановлению экосистем, их охране и рациональному природопользованию.
Многие авторы к числу основных средств, обеспечивающих сохранение биоразнообразия растительного мира, относят создание сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ). В нашей стране на 31 декабря 2006 года площадь ООПТ составляет 200,3 млн. га, или 11,7 % общей площади [1].
Однако распространение охраняемых территорий по России неравномерно. Среди зональных биомов степные и лесостепные наименее представлены в системе ООПТ России, их доля составляет всего 1 % [2]. В традиционно аграрных регионах, таких как ЦЧЗ, - это лишь островки среди сельскохозяйственных угодий, которые лишь частично решают проблемы эффективного сохранения биоразнообразия. Доля земель особо охраняемых территорий в Белгородской области - 0,1 % [3]. Да, действительно, ООПТ максимально решают задачу сохранения биоразнообразия, но вряд ли стоит говорить при этом о реализации ими такой экологической функции, как повышение устойчивости территорий.
Как показал более чем 100-летний опыт Каменной Степи, хозяйств Красногвардейского района Белгородской облас-
ти, других хозяйств области и страны, ландшафтная система земледелия (ЛСЗ) пока не имеет равнозначной альтернативы для сохранения почв, повышения устойчивости сельскохозяйственного производства и аграрных территорий в целом.
Реальные примеры освоения ЛСЗ в стране, а также экспертные оценки показывают, что облесенность сельскохозяйственных земель может достигать 4...10 %. Например, облесенность самого эродированного района Белгородской области -Красногвардейского, где доля эродированных земель составляет 73 %, в настоящее время равна более 6,6 %. Это несравнимо большая величина, чем площадь ООПТ.
Красногвардейский район - это уникальный объект положительного антропогенного влияния на экологическую устойчивость агроландшафтов. На площади 132,8 тыс. га при расчлененности территории овражно-балочной сетью 1,5 км/км и рас-паханности более 80 % освоение ландшафтных систем земледелия с закреплением рабочих контуров лесополосами позволило в значительной степени снизить развитие эрозионных процессов и увеличить экономическую и экологическую устойчивость [4].
Наименее изученным в ландшафтных системах земледелия оказался вопрос комплексной оценки сохранения и увеличения биоразнообразия при создании агро-экосистем нового типа.
Для изучения влияния ЛСЗ на биоразнообразие растительности преобразованных территорий был выбран модельный комплекс, включающий практически все элементы ландшафтных систем: разновозрастные лесные полосы (1947 г. и 19831985 гг. закладки) и межполосное пространство, занятое полями севооборотов, участки естественной лугово-степной растительности и сплошного облесения, -Красногвардейский стационар.
Стационар находится в юго-восточной части Белгородской области, западнее г. Бирюч Красногвардейского района. Этот район расположен в лесостепной зоне и относится к Потуданьско-Тихососненскому природно-территориальному комплексу. Почва - чернозем остаточно-карбонатный среднесмытый.
Учитывая специфические особенности исследований в ландшафтных системах, применяли методику маршрутного флористического обследования. Наблюдения и учеты проводились согласно общепринятым методикам.
До начала освоения ЛСЗ видовое разнообразие растительности стационара соответствовало уровню видового разнообразия пашни с прилегающей к ней территорией пастбищных угодий с ограниченным набором сельскохозяйственных культур и сопутствующих им видов травянистой растительности. Посадка контурных лесополос, мероприятия по сплошному облесению участков, наиболее опасных в эрозионном отношении, привели к значительному изменению видового разнообразия растительности стационара. Отмечена ее дифференциация в зависимости от ландшафтных условий и сформированных сообществ.
В ходе исследований флористического разнообразия в 200S-2009 гг. было выявлено 264 вида из 17S родов и 59 семейств. Сравнительный анализ изучаемых сообществ показал, что ведущие места в ранжировке по количеству видов занимают семейства Fabaceae (S0), Asteraceae (29), Poaceae (24), Lamiaceae (18), Rosaceae (14), Brassicaceae (13), Apiaceae (13), Cary-ophyiiaceae (11). На их долю приходится 57,3 % от общего числа видов. Остальные семейства имеют небольшое число видов, а 25 из них представлены одним видом.
Одним из важнейших показателей растительного покрова является состав и соотношение разных жизненных форм растений в фитоценозах.
Анализ флоры Красногвардейского стационара по жизненным формам выявил 16 видов деревьев. В байрачных лесах, на участках сплошного облесения и лесной полосе 1947 года закладки преобладает дуб черешчатый (Quercus robur L.). Защитные лесные насаждения более поздней закладки (1983-1985 гг.) состоят в основном из березы повислой (Betuia penduia Roth), белой акации (Robinia pseudoacacia L.) и тополя черного (Popuius nigra L.). Наиболее многочисленна древесная растительность в небольшом байрачном лесу. Помимо названных видов в нем имеются ясень американский (Fraxinus americana L.), сосна обыкновенная (Pinus syivestris L.), осина (Popuius tremuia L.). Широко представлено семейство Aceraceae такими видами, как Acer negundo L., A. piatanoides L., A. ginnaia Maxim L., A. campestre L. и A. tataricum L. Практически во всех указанных местообитаниях встречаются свидина кроваво-красная (Swida sanguinea L.), яблоня лесная (Maius syivestris (L.) Mill.), груша обыкновенная (Pyrus communis L.) и вяз мелколистный (Uimus pumiia L.).
Нива Поволжья № 3 (16) август 2010 вз
Кустарники встречаются по всей территории. Кустарниковая растительность (б % от всего числа жизненных форм) представлена такими видами, как ракитник русский (Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. ex Woiosz.) Klaskova), австрийский (C. austria-cus (L.) Link), бересклет бородавчатый (Eu-onimus verrucosa Scop.), европейский (E. eu-ropaea L..), калина обыкновенная (Viburnus opulus L.).
Характерными и наиболее распространенными представителями кустарников являются виды семейства Rosaceae - роза собачья (Rosa canina L.), роза Юндзила (R. jundzilii Bess.), малина обыкновенная (Ru-bus idaeus L.), ежевика сизая (R. caesius L.) и боярышник кроваво-красный (Crataegus sanguineae Pall.). Смородина золотистая (Ribes aureum Pursh.) высаживалась в полосах защитных лесных насаждений при формировании их конструкции. По опушкам байрачных лесов встречаются лох серебристый (Elaegnus argenteae Pursh.) и лещина обыкновенная (Corylus avellana L.).
Самой многочисленной из жизненных форм стационара является травянистая флора (235 видов), включающая одно-двулетники - 28 % от общего числа видов и многолетники (61 %). Травянистая растительность относится к 46 семействам однодольных и двудольных растений. Наиболее многочисленными по видовому составу семействами у однодольных оказались мятликовые, у двудольных - бобовые и астровые.
Специфику растительного покрова определяют 9 основных фитоценотических групп, которые представлены типично степными видами - их б7, лугово-степными -4б видов, лесными - 40, сорно-сегеталь-ными и сорно-рудеральными видами - 69, луговыми - 25, опушечно-лесными - 23, адвинтивными - 4 вида, и 1 вид следует отнести к кальцефильной группе.
На долю сорных растений приходится 26,1 %. Сравнительно большое число видов сорных растений является показателем существенной антропогенной трансформации ландшафта.
При анализе видового состава сообществ с точки зрения отношения растений к влаге выделены две основные группы -мезофиты и ксерофиты, а также промежуточные между ними категории. Доля участия мезофитов (включая ксеромезофиты) достаточно велика - 67 %. Очевидно, это является следствием влияния относительно влажного мезоклимата, сформированного лесной формацией данной территории. Соответственно ксерофиты, включая
мезоксерофиты, составляют вдвое меньшую часть - 33 %.
Лесополосы и примыкающие к ним аг-роценозы являются единым биоценотиче-ским комплексом, где существует определенная система пространственно-временных отношений между флорой, фауной и окружающей их средой.
Немаловажное значение для стабилизации фитосанитарного состояния агроце-нозов, по мнению ряда авторов, имеет наличие энтомофильных растений как ценного источника дополнительного питания и стаций обитания многих видов полезных насекомых. Среди изучаемой флоры энто-мофильные растения преобладают - 218 видов, или 82,6 % от общей численности видов. Общий список семейств, к которому принадлежат энтомофильные растения, включает 43 наименования.
Особенно привлекательна, в том числе и для повышения рентабельности аграрных территорий, группа энтомофильных растений - медоносы. Эта группа насчитывает 139 видов, что составляет 52,7 %. Из имеющихся на стационаре нектароносных видов особый интерес представляют те, что располагаются в искусственно созданных защитных лесных насаждениях. В них обнаруживается около сотни таких видов.
Ядовитые растения составляют около 5,3 % от общего видового состава. Многие из них являются лекарственными. В целом лекарственных растений насчитывается 165 видов - это более 60 % всего видового состава.
На исследуемой территории особое внимание уделяется выявлению во флористическом составе редких, исчезающих и эндемичных видов флоры. Во флоре области 258 видов растений отнесены к рекомендуемым к охране в региональной Красной книге [5]. Из установленных нами видов растений на Красногвардейском полигоне одиннадцать входят в Красную книгу Белгородской области: тюльпан Бибер-штейна (Tulipa biebersteinii Schult. et Schult.), осока низкая (Carex humilis Less.), любка двулистная (Platanthera bifolia L.), дремлик морозниковый (Epipactis helebor-ne L.), первоцвет весенний, лен желтый (Linum flavum L.), лен украинский (L. ucra-inicum Czern.), лен многолетний (L. perenne L.), триния многостебельная (Trinia mul-ticaulis (Poir.) Schischk.), синюха голубая (Polemonium coeruleum L.), синяк русский, или Румянка (Echium russicum J. F. Gmel.). Четыре вида являются кандидатами на включение в Красную книгу Белгородской области: лук медвежий, или черемша, ши-
повник Юндзилла, ракитник австрийский (Cy-tisus austriacus (L.) Link), колокольчик пер-сиколистный (Campanula persicifolia L.).
Все эти виды произрастают в основном в лесополосах, на участках сплошного облесения и овражно-балочных комплексов. Из них на залежи встречаются такие виды, как лен украинский, первоцвет весенний, лук медвежий и ракитник австрийский.
Эколого-ценотическая структура флоры отражает участие представителей био-ты в формировании растительного покрова разных типов местности стационара. В общее достаточно высокое разнообразие изучаемого стационара вносят вклад сообщества, формирующие различные элементы агроландшафта (пашня, естественные кормовые угодья, залежь, защитные лесные насаждения, лесные массивы). Однако участие этих растительных сообществ неравнозначно.
Наибольшее видовое разнообразие отмечено в овражно-балочном комплексе (182 вида), прилегающем вплотную к участку байрачного леса, и в лесной полосе закладки 1947 года (133 вида).
В 63-летней дубовой лесной полосе наряду со степными (Poa angistifolia L., La-mium album L., L. amplexicaule L., L. purpureum L., Salvia nutans L., Linaria vulgaris Mill. и др.)), луговыми (Festuca pratensis Huds., Poa compressa L., Lotus cornicula-tus L., Trifolium pratense L., T. repens L., Coronilla varia L. и др.)), сегетальными и руде-ральными видами (Elytrigia repens L. Nevsri, Bromus tectorum L., Sonchus arvensis L., Cirsium arvense L. Scop., Taraxacum officinale Wigg. и др.)) встречаются и типичные лесные травянистые растения: Lathyrus sylvestris L., Poa nemoralis L., Corydalis solida L. Clairv., Veronica chamaedris L., Po-lygonatum multiflorum L. All., Gagea minima L. Ker-Gawl., Galium odoratum (L.) Scop., Carex sulvatica Huds., Fragaria vesca L., Corydalis solida L. Clairv., Rubus caesius L., Aegopodium podograria L. В описаниях встречались тюльпан Бибирштейна, лен желтый, примула весенняя.
Остальные компоненты данного агро-ландшафта имеют значительно меньшее видовое богатство и располагаются в следующем порядке по мере его убывания: залежь (105 видов), молодые лесные полосы (90) и поля севооборотов (83 вида).
В целом различия между изучаемыми компонентами Красногвардейского стационара довольно значительны, о чем свидетельствует коэффициент Жаккара, изме-
няющийся в пределах от 0,20 до 0,35. Это проявляется за счет расширения видового обилия, особенно в 63-летней лесополосе, увеличения лесных и опушечно-лесных видов в защитных насаждениях, а также сокращения в них видов сорной растительности. Снижение доли однолетних и двулетних растений в лесополосах существенно, особенно по сравнению с полем.
Таким образом, важнейшим фактором, влияющим на видовое разнообразие модельной агроэкосистемы Красногвардейского стационара, является система контурных лесополос и участков сплошного облесения. Лесополосы позволяют формировать большое количество микрозон, повышать общую влагообеспеченность (что подтверждено значительной долей мезо-фитных видов - 67 %). Это позволяет произрастать в агроландшафте большому разнообразию видов растений, включая редкие.
При уровне современных технологий, когда часто происходит полное уничтожение сорной растительности на полях, значение лесных полос в сохранении биоразнообразия многократно повышается. Это своего рода резервный генофонд естественной растительности.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 09-04-97554.
Литература
1. Национальная Стратегия сохранения биоразнообразия России. - М.: Российская Академия Наук, Министерство природных ресурсов РФ, 2001. - 75 с.
2. Чибилев, А. А. Очерки по истории степеведения / А. А. Чибилев, О. А. Гроше-ва. - Екатеринбург: УрО РАН, Ин-т степи, 2004. - 147 с.
3. Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов Белгородской области в 2003-2004 годах / Под ред. С. В. Лукина, Ф. Н. Лисецкого, М. В. Те-рентьева. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2005. -182 с.
4. Котлярова, О. Г. Разработка и освоение ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Белгородской области / О. Г. Кот-лярова, Е. Г. Котлярова // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 6. - С. 36-38.
5. Красная книга Белгородской области. Редкие и исчезающие растения, грибы, лишайники и животные. Официальное издание / Общ. науч. ред. А. В. Присный. -Белгород, 2004. - 532 с.
Нива Поволжья № 3 (16) август 2010 BS
