Мониторинг антропогенной трансформации пустынных сообществ с использованием ГИС-технологий на примере ОАО Племзавод «Улан-Хееч»

МАШТЫКОВ К. В.

МОНИТОРИНГ АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПУСТЫННЫХ СООБЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРИМЕРЕ ОАО ПЛЕМЗАВОД «УЛАН-ХЕЕЧ»

Аннотация: В статье приводятся данные наблюдений растительных сообществ пастбищных угодий в течение периода вегетации в пустынной зоне на примере ключевых участков ОАО Племзавод «Улан-Хееч». Анализ сезонной изменчивости травостоя аридных пастбищ выявил значительную динамику в составе, структуре и продуктивности изучаемых растительных сообществ.

Ключевые слова: вегетационная изменчивость, биологическая продуктивность, растительная ассоциация.

Традиционно территория пустынных пастбищ используется под выпас скота. В этих условиях на естественные смены растительности накладывается воздействие антропогенного фактора, в результате временная динамика идет по смешанному типу (Бедарев, Бедарева, 1987). Постоянная нагрузка на пастбища, чаще всего без учета потенциальной их возможности, приводит к появлению в травостое сорных, плохо поедаемых, а иногда и ядовитых видов, уменьшению некоторых ценных в кормовом отношении растений.

В аридных условиях Республики Калмыкия знание сезонной изменчивости растительных сообществ является необходимым условием для оптимизации кормовых ресурсов пастбищ в целях решения многих производственных задач сельского хозяйства, в том числе для прогноза возможных изменений при их дальнейшем использовании. В связи с этим необходимо изучение динамики растительных сообществ на фоне сезонных и дигрессионных процессов.

В данной работе проведено изучение сезонной динамики растительных сообществ в пустынной зоне (пастбищные полигоны ОАО Племзавода «Улан-Хееч» Яшкульского района Республики Калмыкия) с применением общепринятых геоботанических методов (ОПП, обилие по шкале Друде, жизненность, фенофаза и др.) и использованием ГИС-технологий для создания тематических карт ключевого объекта.

Преобладающими почвами на территории Улан-хееч являются бурые полупустынные прикаспийские слабосолонцеватые. Тип засоления почв преимущественно сульфатно-хлоридный. Проведя описание почвенных разрезов и лабораторный анализ на определение водной вытяжки, нами было выявлено различное засоление, в зависимости от типа почв.

Так, на солонцах полупустынных солончаковых верхний слой - незасоленный. Слой 4-15см -среднезасоленный, тип засоления хлоридно-сульфатный (в катионной части преобладают ионы Na+, в анионной - ионы SO4-). Слой 35-70см - сильнозасоленный (плотный остаток 0,849%), тип засоления хлоридный (в катионной части преобладают ионы Na+ , в анионной - Cl-) (рис. 1).

Рис. 1. Солевой профиль почвенного разреза на солонцах полупустынных солончаковых.

На бурых полупустынных солонцеватых солончаковых почвах верхний слой - 0-30см - также незасоленный. Слой 30-54см - среднезасоленный (плотный остаток - 0,882%). Тип засоления сульфатно-хлоридный, в катионной части преобладают ионы Na+ , в анионной - Cl-. Засоление отмечено несколько глубже (Рис.2).

Рис.2. Солевой профиль почвенного разреза на бурых полупустынных солонцеватых

солончаковых почвах.

На закрепленных песках засоление практически отсутствует, так как почвы легко промываются атмосферными осадками.

Рис. 3. Солевой профиль почвенного разреза на закрепленных песках.

На исследованной территории в весенний период отмечено 9 разных типов растительных сообществ, находящихся на разных стадиях пастбищной дигрессии: мятликово-чернополынное на солонцах полупустынных солончаковых (Artemisia pauciflofa-Poa bulbosa), кострово-белополынное на бурых полупустынных солонцеватых солончаковых (Artemisia lerchiana - Anisantha tectorum), эфемерово-полынное с участием мятлика и костра на бурых полупустынных солонцеватых солончаковых (Artemisia lerchiana - Ephemerosa), эфемерово-полынное с участием мятлика, осоки, костра на закрепленных песках (Artemisia lerchiana -Ephemerosa), мятликово-белополынное на бурых полупустынных солонцеватых солончаковых в комплексе с солонцами полупустынными солончаковатыми (Poa bulbosa-Artemisia lerchiana), осочково-полынное на солонцах полупустынных солончаковых (Anisantha tectorum-Carex stenophylla), разнотравно-костровополынное на солонцах полупустынных солончаковых (Artemisia lerchiana - Anisantha tectorum - Mixteherbosa), кострово-ковыльное с участием белой полыни на бурых полупустынных солонцеватых (Stipa lessingiana-Anisantha tectorum) (рис.4).

Рис. 4. Расположение ключевых участков на территории ОАО Племзавод «Улан-Хееч».

Фрагмент топографической карты М.1:200000.

I-мятликово-чернополынное, П-кострово-белополынное, Ш-эфемерово-полынное с участием осоки, мятлика, костра, IV-эфемерово-полынное с участием мятлика и костра, У-мятликово-белополынное, VI-осочково-полынное, VH-разнотравно-кострово-полынное, УШ-мятликово-злаково-белополынное, IX-кострово-ковыльное с участием белой полыни.

Арабскими числами в числителе указана весенняя урожайность в ц/га, в знаменателе — осенняя урожайность.

Растительное сообщество - мятликово-чернополынное. Общее проективное покрытие составляет 25%, при этом ветоши — 50% и еще 25% составляет голая земля. Растительность представлена одним ярусом. Здесь произрастают полынь Лерха (Artemisia lerchiana), достигающая высотой 0,25м, высота остальных видов растений колеблется от 0,05 до 0,15м: полынь черная (Artemisia pauciflofa), анабазис безлистный (Anabasis aphylla), мятлик луковичный (Poa bulbosa), неравноцветник кровельный (Anisantha tectorum), костер японский (Bromus japonicus), клоповники мусорный и пронзеннолистный (Lepidium ruderale, Lepidium perfoliatum), липучка ежовая (Lappula echinata), камфоросма монспелийская (Camphorosma monspeliaca). Доминантам данного растительного сообщества является полынь черная, она занимает 15% проективного покрытия. Аспект сообщества серо-зеленый. Урожайность в весенний период составила 3,4 ц/га.

Остальные 8 растительных сообществ, отмеченных нами, можно объединить в одну группу, так как субдоминантом выступает полынь Лерха (Artemisia lerchiana). Основу травостоя составляют злаки: костер кровельный (Anisantha tectorum), костер японский (Bromus japonicus), ковыль Лессинга (Stipa lessingiana), мятлик луковичный (Poa bulbosa), мортук пшеничный (Eremopyrum triticeum). Разнотравье представлено такими ценными кормовыми растениями как прутняк стелющийся (Kochia prostrata), осока уральская (Carex stenophylla), полынь белоземельная (Artemisia terrae-albae), полынь австрийская (Artemisia austriaca), пижма тысячелистниковая (Tanacetum millefolium). Встречаются виды, единично отмеченные нами, - тюльпан Шренка (Tulipa schrenkii), астрагал пушистоцветковый (Astragalus dasyanthus), грудница мохнатая (Linosyris villosa), лютик блестящий (Ranunculus lucens), а также ядовитые и рудеральные виды — анабазис безлистный (Anabasis aphylla), верблюжья колючка обыкновенная (Alhagi pseudalhagi), клоповник мусорный (Lepidium ruderale), липучка ежовая (Lappula echinata). Проективное покрытие сообществ колеблется от 30 до 65%, в среднем составляя чуть менее 50%. Урожайность воздушно-сухой поедаемой массы составила 5,3 ц/га. Таким образом, урожайность и проективное покрытие растительных сообществ, субдоминантом которых выступают полыни Лерха, значительно выше, чем эти же показатели у ассоциации, где субдоминант - полынь черная.

Сравнительный анализ видового разнообразия растительных ассоциаций в разные периоды вегетации показал, что к осени оно уменьшилось в 2 раза, с 10 видов до 5. Обеднение флористического состава в период осенней вегетации объясняется тем, что из травостоя выпадают эфемеры и эфемероиды.

В весенний период общее проективное покрытие в среднем на исследуемых пастбищных угодьях составило 45%, варьируя при этом от 25% до 60%, в зависимости от типа почв и микрорельефа. Преобладающая структура сообществ была одноярусная. Сравнение общего проективного покрытия растительных ассоциаций в период весенней и осенней вегетации указывает на сокращение растительности и увеличение голой земли, а также ветоши на исследуемых территориях.

Общий анализ всех растительных сообществ показал, что высота основной массы травостоя составила 0,25 м. Урожайность, в зависимости от степени пастбищной нагрузки, в весенний период вегетации колебалась от 2,2 ц/га до 8,4 ц/га. Биологическая продуктивность воздушно-сухой поедаемой фитомассы в осенний период вегетации изменялась от 0,2 ц/га до 4,6 ц/га (рис. 5). Среднее значение урожайности за весенний период составило 5,1 ц/га. В осенний период урожайность уменьшилась в 2 раза и составила 2,5 ц/га воздушно-сухой поедаемой массы.

Таблица 1

Изменение продуктивности растительных сообществ во время вегетационного периода 2012 года в ОАО Племзавод «Улан-Хееч»

№ п/п Растительные сообщества Тип почв Урожайность воздушносухой поедаемой фитомассы во время весенней вегетации, ц/га Урожайность воздушносухой поедаемой фитомассы во время осенней вегетации, ц/га

1 Мятликово-чернополынное ((Artemisia pauciflofa- Poa bulbosa) Солонцы полупустынные солончаковые 3,4 0,2

2 Кострово-лерхополынное (Artemisia lerchiana-Anisantha tectorum) Бурые полупустынные солонцеватые солончаковые 8,4 2,7

3 Эфемерово-полынное с участием осоки, мятлика, костра (Artemisia lerchiana-Ephemerosa) Бурые полупустынные солонцеватые солончаковые 5,2 2,4

4 Эфемерово-полынное с участием мятлика и костра (Artemisia lerchiana-Ephemerosa) Закрепленные пески 4,7 2,1

5 Мятликово-лерхополынное (Artemisia lerchiana - Poa bulbosa) Бурые полупустынные солонцеватые солончаковые в комплексе с солонцами полупустынными солончаковатыми 2,2 0,3

6 Осочково-полынное (Artemisia lerchiana - Carex stenophylla) Солонцы полупустынные солончаковые 2,7 3,0

7 Разнотравно-кострово-полынное (Artemisia lerchiana-Anisantha tectorum- на солонцах полупустынных солончаковых Солонцы полупустынные солончаковые 5,8 4,6

8 Разнотравно-злаково-лерхополынное (Artemisia lerchiana- Poa bulbosa -Mixteherbosa) Солонцы полупустынные солончаковые 6,4 3,5

9 Кострово-ковыльное с участием полыни Лерха (Stipa lessingiana-Anisantha tectorum) Бурые полупустынные солонцеватые 7,2 3,5

Полукустарник полынь белая (Artemisia lerchiana) - доминант большинства исследуемых растительных сообществ, находится в угнетенном состоянии. Если в период весенней вегетации данный вид достигал высоты в среднем 0,20 м, то уже в период осенней вегетации — 0,05-0,10 м, это объясняется чрезмерным стравливанием данного вида на изучаемой территории. Из-за сильного стравливания скотом практически не происходит отрастания полыней, степень стравливания пастбищ высокая, вследствие чего данные территории непригодны для использования в качестве зимних пастбищ. К осени в качестве доминантов в сообществах стали выступать виды растений, более устойчивые к выпасу. Среди них значительную долю составляли вредные и малопригодные для сельскохозяйственных животных растения, такие как верблюжья колючка обыкновенная (Alchagi pseudalchagi), костер кровельный (Anisantha tectorum) в фазе окончания вегетации, а также ядовитый для животных анабазис безлистный (Anabasis aphylla).

Таким образом, анализ сезонной изменчивости травостоя в пустынных растительных сообществах ключевых объектов показал, что в течение вегетационного периода видовой состав растительных ассоциаций в среднем уменьшается с 10 видов до 5 видов, проективное покрытие сообществ снижается на 30%, общая биологическая продуктивность пастбищ уменьшается в два раза с 5,1 ц/га до 2,5 ц/га. Наряду с сезонными изменениями наблюдаются процессы активной пастбищной дигрессии, усиливающиеся к концу вегетационного сезона, а именно: выпадение из травостоя ценных в кормовом отношении видов растений - камфоросма монспелийская (Camphorosma monspeliaca), типчак (Festuca valesiaca), прутняк стелющийся (Kochia prostrata), увеличение доли рудеральных видов в сообществах. Чрезмерные пастбищные нагрузки и формирование сообществ с доминированием эфемеров и эфемероидов позволили нам идентифицировать и определить их состояние как средненарушенные экосистемы. Однако процесс формирования монодоминантных сообществ из Anisantha tectorum при одновременном прогрессирующем угнетении ковылей, с нашей точки зрения, требует дальнейшего наблюдения. В случае подтверждения необратимости этого явления степень антропогенной нарушенности может быть увеличена до сильной и очень сильной. 1 2 3

1. Бедарев С.А., Бедарева О.М. Учет продуктивности пастбищной растительности // Флора и растительность Северного и Западного Казахстана. Алма-Ата. 1987. С. 73 -75.

2. Материалы геоботанического обследования природных кормовых угодий совхоза «Улан-Хееч» Яшкульского района Республики Калмыкия. Элиста. ЮжНИИгипрозем. 1994.

3. Юнусбаев УБ. Оптимизация нагрузки на естественные степные пастбища. Методическое пособие. Саратов. Научная книга. 2001. 48 с.