CC BY
60
ЭКОЛОГИЯ И АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОЕ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ
АБАКУМОВА ЛИ., РАДОЧИНСКАЯ Л.П.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТЕПНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В СИСТЕМЕ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В АРИДНЫХ УСЛОВИЯХ КАЛМЫКИИ
Аннотация: Показано влияние системы лесных полос на процессы восстановления степной растительности на светло-каштановых почвах. Отмечено, что в первую очередь травостой восстанавливается в рядах лесных полос. Система защитных лесных насаждений способствует сохранению и восстановлению биоразнообразия растительности. На модельном объекте выявлено 63 вида из 20 ботанических семейств. Наибольшее количество видов отмечено в закрайках (47) и зонах мелиоративного влияния насаждений (39), где проективное покрытие достигает 70 %.
Ключевые слова: система лесных полос, биоразнообразие, светло-каштановые почвы, фитоценоз, общее проективное покрытие.
Исследования динамики степной растительности в основном направлены на выявление негативных факторов, приводящих к деградации. Существует множество примеров сокращения биоразнообразия и утраты уникальных степных растительных сообществ. Вместе с тем, вопросы восстановления фитоценозов остаются актуальными и малоизученными. Лесная мелиорация является одним из основных средств управления растительностью на уровне ландшафта [1, 2]. Искусственно созданные насаждения в полупустынной зоне являются уникальным примером разведения леса, они оказывают благоприятное влияние на жизнедеятельность человека, значительно повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий, предотвращают их деградацию [3, 4]. Все эти факторы обязывают комплексно использовать лесные насаждения, включая сохранение и защиту лесных экосистем как важнейшего элемента окружающей природной среды, от которого зависит охрана растительного и животного мира, богатства и разнообразия природных ландшафтов [5].
Объектом исследований являлась система защитных лесных насаждений (ЗЛН) Элистинского госсортоучастка 1962-1965 гг. посадки. Главная древесная порода - вяз приземистый. Посадочные места размещались через 0,5-1,0 м в ряду и 3-4 м между рядами. Опытное поле на Элистинском сортоучастке представляет собой пологий склон северной экспозиции балки Брата. Почвы на участке светло-каштановые слабо- и среднесолонцеватые в комплексе с солонцами 10-15%. Рельеф слабоволнистый. Почва под посадку лесных полос готовилась по системе однолетнего черного пара с обыкновенной вспашкой на глубину 30-35 см. Начиная с 5-летнего возраста, в лесных полосах проводились рубки ухода, удаление усыхающих и поврежденных растений.
К возрасту 10-15 лет в лесных полосах сформировалась определенная конструкция: в 3-4-х рядных -плотная, в 2-х рядных - ажурно-продуваемая и в однорядных - продуваемая. Количество растений на 1 га сохранилось - 800 и 500 шт. соответственно в 2-х рядных и однорядных лесополосах, в 3-х и 4-х рядных полосах нагрузка уменьшилась до 1800-2100 и 1400 шт/га.
Длительный период в системе ЗЛН периодически проводились различные наблюдения и исследования. Изучались рост и состояние древостоя, способы увеличения влагообеспеченности древесных культур, некоторые почвенные характеристики в динамике, видовой состав сорной растительности и др.
Целью работы являлось изучение состояния и процессов трансформации растительности в системе защитных лесных насаждений на светло-каштановых почвах.
В качестве критериев для анализа выбраны таксационные показатели насаждений, измеренные по методике Н.Г. Анучина [2], биоразнообразие - согласно рекомендациям Н.В. Лебедевой, Д. А. Криволуцкого, Ю.Г. Пузаченко, К.Н. Дьяконова, Г.М. Алещенко [6,7]. Учеты травянистой растительности были проведены по следующим вариантам: 1 - в закрайках лесных полос; 2 - по краям межполосных полей (зона влияния лесной полосы); 3 - середина поля; 4 - степь (контроль). Видовой состав растений устанавливали по определителю B.C. Новикова, И.А. Губанова [8].
Изучение роста и состояния старовозрастных насаждений из вяза приземистого (Ulmus pumila L.) показало, что жизнеспособность лесных полос зависит от их параметров: рядности и размещения, площади питания и ухода за почвой. На площадях с участием солонцов менее 20% выявлено преимущество одно- и двухрядных полос по сравнению с многорядными. Однако среди них лучшими являлись двухрядные полосы. Однорядные полосы по жизнеспособности не уступали двухрядным, но сильнее повреждались ожеледью.
В настоящее время возраст лесных насаждений составляет 47-50 лет. С 90-х годов прошлого века почву в междурядьях обрабатывали нерегулярно, а со временем уход за ними был полностью прекращен, поля также использовались не каждый год. Усыхание древостоя началось после 40-летнего возраста, когда было прекращено сельскохозяйственное использование земель. В острозасушливые годы увеличилось количество сухих ветвей в кронах, появилась суховершинность. В первую очередь гибель лесонасаждений отмечена на солонцовых пятнах, где образовались куртины сухостоя. Такая ситуация является типичной для аридного региона [9].
В результате произошло перераспределение ветрового потока, и увеличилась освещенность почвы. Участки под сухостоем быстро заросли травянистой растительностью. Задернение междурядий привело к угнетению древесных пород. Исследования выявили, что лучшим ростом отличались 1-2-х и 3-х рядные полосы, созданные по системе двухлетнего пара с мероприятиями по дополнительному влагонакоплению (таблица 1).
Таблица 1
Таксационная характеристика насаждений вяза приземистого в системе 3JIH Элистинского госсортоучастка, 2012 г.
Количество рядов, год посадки Количество деревьев, шт/га Таксационные показатели Состояние, %
высота, м диаметр, см проекция кроны, м хорошее и удовлет. неудов. (усыхающие и сухие)
1-рядная ЛП, 1964 500 7,3 29,5 4,7x5,4 51,9 48,1
2-рядная ЛП, 1965 800 7,8 25,0 2,8x3,4 53,5 46,5
3 -рядная ЛП, 1962 1300 6,2 17,9 2,1x2,9 41,0 59,0
4-рядная ЛП, 1964 1800 5,5 16,0 1,8x2,4 39,5 60,5
Тем не менее, к возрасту 47-50 лет доля усыхающих и сухих деревьев в насаждениях составила 46,560,5%. Насаждения в основном достигли критического возраста, наблюдается их распад, и, как следствие, изменяется растительный покров. Только одно- и двухрядные полосы имели таксационные показатели выше средних по высоте на 8,9-16,4%, диаметру - на 13,1-33,5%. Доля деревьев удовлетворительного состояния в них также была выше на 5,4-7,0%, что указывает на их преимущества над многорядными лесными полосами. Важно, что в условиях полупустыни потенциал двухрядных полос может быть реализован и в полной мере проявятся лишь в случае проведения своевременных и качественных уходов за почвой в течение всей жизни насаждений.
Длительный опыт выращивания малорядных полос из вяза приземистого на Элистинском сортоучастке показал, что плотная конструкция формируется не только в двухрядных полосах, но и в однорядных. Средняя величина ажурности - 28-42%, ширина кронового пространства - 4,7-5,4 м. В зимний период в них накапливается приблизительно одинаковое количество снега, и образуются снежные шлейфы как и в 3-4-рядных лесных полосах.
Созданная система лесонасаждений в результате жизнедеятельности изменила микроклимат территории, образовав новые экологические ниши для травянистых растений. Сукцессионные процессы в системе защитных насаждений направлены на остепнение территории в результате снижения антропогенной нагрузки [10, 11]. Система защитных лесных насаждений в данном случае выступает как резервуар для восстановления, сохранения и источник биологического разнообразия.
Результаты исследований травостоя в зоне влияния лесных полос показали, что его средняя высота равнялась 30-35 см. Некоторые виды достигли высоты 60-65 см (Galium verum L., Onopordum acanthium L., Salvia aethiopis L.). Проективное покрытие на почвенных разностях варьировало от 50-60 % до 90-95%. В основе травостоя преобладали дерновинные злаки: Stipa lessingiana Trin. Et Rupr., Festuca valesiaca Gaudin, в разнотравье - такие засухоустойчивые виды, как Artemisia austriaca Jacquin, Achillea millefolium L., Pyrethrum poteriifolium Ledeb., Phlomis tuberose L.
В лесных полосах и закрайках средняя высота травостоя с доминированием Salvia nemorosa L., Rumex confertus Willd., Agropyron cristatum (L.) P. Beauv., Artemisia austriaca Jacquin, Stipa lessingiana Trin. Et Rupr. немного выше - 35-40 см. Высота отдельных видов трав (Atriplex L., Sisymbrum L., Melilotus Miller)
достигала 80 см. Проективное покрытие на некоторых участках близко к 100%, и даже на солонцовых пятнах выше 60%. Если в закрайках полос широко представлено разнотравье, то в междурядьях по количеству растений преобладают семегіства Lamiaceae, Asteraceae, Sisymbmm L. и злаки (рисунки 1, 2).
□ степь (контроль) Шзакрайки □ Chenopodiaceae KFabaceae
Изона притенения ЛП Шсередина поля 0 Brassicaceae □Lamiaceae
Рисунок 1. - Видовая насыщенность (%) Рисунок 2. - Долевое участие семейств (%) в различных экотопов системы лесных полос системе защитных лесных полос на светлокаштановых почвах
В зоне максимального влияния лесных полос биоразнообразие тоже довольно высокое, но в травостое, как правило, преобладают всего несколько родовых комплексов, например Melilotus Miller, Anthemis L., Sisymbrium L., Aegilops L. Остальные встречаются в небольшом (Papaver L., Artemisia L., Salsola L.) или единичном количестве. Средняя высота травостоя здесь 30 см, проективное покрытие - от 20-30 до 70%, т.е. соответствует мозаичности почвенного покрова.
В середине межполосного пространства средняя высота травостоя 20-25 см. Восстановление травянистого покрова здесь занимало более короткий временной отрезок, а условия произрастания намного жестче. Проективное покрытие более дифференцировано по почвенным разностям и варьирует от 20-30% до 50-60%. Здесь преобладают родовые комплексы Anthemis L., Melilotus Miller, Aegilops L., Salsola L., Euphorbia L., Vica L., Atriplex L., Lactuca L.
В среднем видовое богатство данной системы защитных лесных насаждений представлено 40 видами (16-47 шт.). Закрайки лесополосы представлены наибольшим количеством видов (47 шт.), меньше видов выявлено на участках, попадающих в зону притенения лесных полос (39 шт.), на ровных участках коренной степи выявлено 28 видов и на открытых необработанных участках полей - 16 видов растений. Всего определено 63 вида растений, относящихся к 20 семействам, из которых наибольшим количеством видов представлены семейства Astraceae (12), Роасеае (7), Chenopodiaceae (7), Fabaceae (6), Brassicaceae (5), Lamiaceae (5). Определение индексов видового богатства для различных экотопов позволило выявить различия в степени биоразнообразия сообществ (таблица 2).
Таблица 2
Видовое богатство экотопов в системе лесополос
Экотопы Количество видов, шт. Общее проективное покрытие, % Индексы видового богатства
Менхиника Маргалефа
Лесная полоса 40 60-100 4,22 8,67
Закрайки лесных полос 47 50-70 6,07 11,23
По краям межполосных полей 39 50-60 5,26 9,48
Середина поля 16 20-30 3,20 4,66
Степь(контроль) 28 30-50 5,60 8,34
В целом система ЗЛН 63 40-50 9,39 16,29
В отличие от участков целины, в системе лесополос наблюдается довольно высокое биоразнообразие, так как некоторые полукустарнички, многолетние злаки и другие многолетние травы (Thymus L., Salvia L, Artemisia L., Agropyron Gaerter, Stypa L., Achillea L., Potentilla L.) тяготеют к опушечным рядам и закрайкам полос и участкам насаждений с выпавшим древостоем. В степи некоторые из них чаще встречаются лишь по естественным понижениям рельефа, по склонам и днищам балок [12, 13].
Таким образом, лесные полосы в данном случае способствуют сохранению и повышению биоразнообразия окружающих ландшафтов. В динамике восстановление естественной травянистой растительности в системе ПЗЛН начиналось в первую очередь в рядах полос, особенно на участках с выпавшим древостоем, и лишь затем, после прекращения уходов за лесными полосами, распространилось на междурядья, а после прекращения сельскохозяйственной деятельности на полях началось заселение межполосного пространства.
1. Утешев Н.С. Опыт экологической реставрации степи Северного Прикаспия / Степи Евразии: сохранение природного разнообразия и мониторинг состояния экосистем. Материалы международного симпозиума. Оренбург. Изд-во УО РАН. 1997. С. 54-55.
2. Анучин Н.П. Лесная таксация: Учебник для ВУЗов. М. Лесная промышленность. 1983. 552 с.
3. Петров В.И., Зюзь Н.С. и др. Концепция адаптивного лесоаграрного природопользования в аридной зоне (на примере Российского Прикаспия). Волгоград. 1996.
4. Петров В.И., Воронина В.П. Деградация растительного покрова пастбищ северо-западного Прикаспия // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. № 4. 2008. С. 24-27.
5. Чибилёв А.А., Рябуха А.Г. V Международный симпозиум «Степи северной Евразии» // Аридные экосистемы. Т 15. № 39. 2009. С. 78-85.
6. География и мониторинг биоразнообразия / Под ред. Н.С. Касимова, Э.П. Романова, А. А. Тишкова. М Изд-во Научного и учебно- методического центра. 2002. 432 с.
7. Сохранение и восстановление биоразнообразия / под ред. М.В. Гусева, О.П. Мелехова, Э.П. Романова - М. Изд-во Научного и учебно- методического центра. 2002. 286 с.
8. Новиков B.C., Губанов И.А. Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения. М. Дрофа. 2002. 416 с.
9. Кулик К.Н., Семенютина А.В. Обогащение лесомелиоративных комплексов интродукционными ресурсами // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. № 1. 2008. С. 3-11.
10. Маттис Г.Я., Подковыров И.Ю. О повышении эффективности ильмовых защитных насаждений в сухостепной и полупустынной зонах // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. № 1. 2005. С. 39-41.
11. Дронова Т.Н., Бурцева Н.И., Парамонов В.А. Состояние и пути улучшения аридных пастбищ Нижнего Поволжья // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, № 4 (20). 2010. С. 10-16.
12. Кулик К.Н., Салугин А.Н., Сидорова Е.А. Динамическая устойчивость аридных экосистем // Аридные экосистемы.Т. 18. № 2. 2012. С. 28-34.
13. Родин Л.Е. Растительность аридных и субаридных областей СССР. Растительный покров СССР. Т 1. М. Л. Изд-во АН СССР. 1956. С. 731- 794.
