Сравнительная характеристика пастбищных экосистем на опустыненнных территориях Северо-Западного Прикаспия

ФЕДОРОВА Н.Л.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОПУСТЫНЕНННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

Проблема сохранения и восстановления аридных пастбищ Северо-Западного Прикаспия до сих пор не теряет своей актуальности. Значительную часть территории Калмыкии занимают естественные кормовые угодья. В основном они используются в отрасли животноводства для пастбищного корма и сенокосов. Но нерациональная деятельность человека в последние годы привела к резкому сокращению продуктивности пастбищ. Изучение сукцессии в аридных регионах представляет научный и практический интерес. Во-первых, это связано с сохранением общего биоразнообразия естественных экосистем, во-вторых, - с рациональным использованием природных ресурсов и той дополнительной продукции, которую можно получать без ущерба для природы.

Пастбищная дигрессия - это экзогенная сукцессия регрессивного типа (2). Степной дигрессионный ряд Г.Н. Высоцкого (1915 г.) состоит из четырех стадий. На первой снижается обилие крупнодерновинных злаков, и увеличиваются обилие мелкодерновинных, которые становятся доминантами второй стадии сбоя, на третьей - господствуют полукустарнички, на четвертой - непоедаемое разнотравье, эфемеры и эфемероиды (2).

Объектом исследований являются природные экосистемы биосферного заповедника "Черные земли" и сопредельных территорий, которые подвержены деградационным процессам, а именно опустыниванию. Цель исследования - сравнительная характеристика полупустынных экосистем с различной степенью пастбищной нагрузки и изучение влияния заповедного режима на прилегающие территории биоценозов в пределах изучаемого региона.

Исследования проводились в 2008 г. на трех ключевых участках, охватывающих территорию Яшкульского района и заповедник "Черные земли". Исследование проблемы включало заложение топоэкологических профилей на ключевых участках: "Тавн-Гашун-1", "Тавн-Гашун-3", "Сапог", расположенных в пределах выпасаемых, охранных и заповедных зон, соответственно; отбор проб для изучения морфологической структуры и солевого режима почв; видового состава, обилия, проективного покрытия, биологической продуктивности растительных сообществ.

Основные типы пастбищных ландшафтов Калмыкии: Прикаспийская молодая аллювиально-морская лиманная равнина с чернополынными, белополынными и типчаково-ковыльными полупустынями на солонцах и солончаках; Черноземельская древне-дельтовая песчаная равнина с белополынными, белополынно-эркековыми и прутняковыми пустынями на слаборазвитых бурых песчаных и супесчаных и открытых песках; Ергенинская эрозионно-возвышенная равнина с белойолынио-ковыльно-типчаковыми и белополынными степями на комплексах светло-каштановых почв с солонцами; Маныческая ложбина

с солянковыми и полынными степями и полупустынями на солонцевато-солончаковых почвах; северовосточная периферия Ставропольской возвышенности со злаковыми и полынно-разнотравными степями на черноземах (1).

Основным зональным типом почв изучаемой территории являются бурые полупустынные почвы песчаного, супесчаного и легкосуглинистого типа. Почвообразуюгцие породы представлены песчано-глинистыми отложениями древнекаспийской трансгрессии. Почвы - бурые, полупустынные супесчаные, конкреционно- и пропитанно карбонатные - имеют ясно выраженный морфологический профиль. Большое содержание эрозионно - неустойчивых фракций в механическом составе (0,25-0,05 мм) является одной из причин развития ветровой эрозии. Важной особенностью солевого режима супесчаных почв является практическое отсутствие осолонцевания, связанное с высокой карбонатностью, малой емкостью обмена и низким содержанием илистой фракции. Дерновинный горизонт бурых полупустынных супесчаных почв

- АО- серовато-бурый, пылеватый, рыхлый с корнями растений, не вскипает. Переходный горизонт - В1

- мелкокомковатый, рыхлый с корнями растений, коричневый, не вскипает, супесчаный. Карбонатный Вк - мелкокомковато-пылевато, с корнями растений, светло-коричневатый, вскипает, с отдельными белесыми пятнами, супесчаный. Почвообразуюгцая порода С - представлена супесчаными с включениями глинистых, суглинистых и охрово-ржавых, песчаных в прослое, мелких ракушек (1). Песчаные бурые полупустынные почвы имеют слабодифференцированный профиль, рыхло- и связно-песчаное строение. В гранулометрическом составе преобладает мелкий песок (65%-85%) и пылеватые фракции. В связи с облегченным грансоставом в первом метре отмечена незначительная (0,147... .0,278%) и лишь во втором и третьем метре отмечена заметная засоленность почвы (0,426....0,444%). Величина плотного остатка в слое 0-120 см варьирует от 0,167 до 0,38%, глубже - 1,054... 1,250% и выше. Тип засоления - хлоридно-сульфатный.

Ключевой участок "Тавн-Гашун -1" располагается в 9 км на северо-восток от совхоза Тавн-Гашун в выпасаемой зоне. Анализ геоботанических карт ЮжНИИ гипрозем (1994 г.) показал, что в 1993 г. на данном участке произрастали следующие ассоциации: сильносбитые однолетниково-белополынные, очень сильносбитые однолетниково-ковыльные, однолетниковые. Процент участия в проективном покрытии которых, соответственно: 10%, 60%, 30%. Продуктивность пастбищ на всех типах растительности составляла -3 ц/га.

Анализ инструментального профилирования показал, что растительность представлена следующими ассоциациями: Роа bulbosa -Lepidiumruderale- Stipa capillata, Poa bulbosa - Stipa capillata, Artemisia lerchiana-Agropyron sibiricum-Stipa capillata, Carex stenophylla-Stipa capillata на пологоволнистой равнине на суглинистых вариантах бурых полупустынных почвах (рис. 1, табл. 1).

Рис 1. Топоэкологический профиль ключевого участка Тавн-Гашун-1 (зона выпаса) 09.07.08

к

CL

0 s

2 ф

1 ш

0

а. >

Ч га

1 ф s.

i

ф

3

ш ф о. с

о -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20

102

245

429

483

552

Разрез 1 разрез 2

Разрез 3

Разрез 4

расстояние, м

Таблица 1 к рис.1

Профиль, № точки Тавн-Гашун-1 т. 1/6 Тавн-Гашун-1 т. 2/6 Тавн-Гашун-1 т. 3/6 Тавн-Гашун-1 т. 4/6 Тавн-Гашун-1 т.5/6 Тавн-Гашун-1 т.6/6

GPS с.ш. 46.05.644 46.05.606 46.05.567 46.05.509 46.05.494 46.05.473

GPS в.д.. 45.59.247 45.59.189 45.59.093 45.58.979 45.58.947 45.58.905

Превышение над уровнем моря, м -14 -15 -17 -18 -18 -17

Глубина залегания шурфа,см 0-50 0-50 0-50 нет нет 0-50

Расстояние между точками, м 0-102 102-245 245-429 429-483 483-552 552-750

Почва Бурые полупустын ные легкосуглин истые Бурые полупустын ные легкосугли нистые Бурые полупустын ные легкосугли нистые Бурые полупустынные легкосуглин истые Бурые полупустын ные легкосугли нистые Бурые полупустын ные легкосуглин истые

Укос /вес сырой, г 50 40 70 нет нет 110

Укос /вес сухой, г 48 40 56 - - 100

Название сообщества Роа bulbosa -Lepidium ruderale- Stipa capillata Роа bulbosa - Stipa capillata Artemisia lercliiana-Agropyron sibiricum- Stipa capillata Stipa capillata Stipa capillata Сагех stenophvlla-Stipa capillata

Число видов изменяется от 6 до 9. ОПП довольно высокое, варьирует от 70 - 85%. Отмечена сильная степень стравливания. Структура трех-, четырехъярусная. Первый ярус, высотой 0,6-0,8 м, составляют многолетние злаки: ковыль тырса (Stipa capillata), житняк сибирский (Agropyron sibiricum), а также однолетник гулявник Лезеля (Sisymbrium Loeselii). Во втором ярусе произрастают полукустарник кохия простертая (Kochia prostrata); а из однолетников было отмечено: мятлик луковичный (Роа bulbosa), осочка узколистная (Carex stenophylla), клоповник пронзеннолистный (Lepidium perfoliatum), из полукустарничков были встречены: полынь австрийская (Artemisia austriaca). Третий ярус сложен однолетником клоповник мусорный (Lepidium ruderale) и из полукустарничков полынь белая (Artemisia lerchiana). Биомасса растительных укосов оказалось достаточно низкой вследствие летнего периода наблюдений, т. к эти пастбища весенне-осеннее-зимнего сезонов использования. Почвы представлены легким суглинком (табл. 4).

Таблица 4

Морфологический профиль бурых полупустынных легкосуглинистых почв ключевого участка Тавн-

Гашун-1 (зона выпаса) разрез 4

Генетический горизонт Глубина/ мощность Характеристика

А0 дерновый 0i5 5 Пылеватый, рыхлый, с корнями растений, сероватый, не вскипает, супесчаный

AB 5-22 17 Комковато-пылеватый, светло-коричневый с корнями растений, суглинистый, не вскипает, уплотненный.

В 22-50 18 Комковато-пылеватый, желтовато-коричневатый, слабо вскипает, уплотненный, суглинистый, с корнями растений

Как показывают наши наблюдения, на данном участке отмечается задернованность ковылем (8йра сарПЫа), который играет значительную роль в формировании фитоценозов, а именно за его счет снижается перевевание субстрата. Процент обилия дерновинных злаков достигает на данном участке 30-40%, что указывает на наличие восстановительной сукцессий природных компонентов, а именно повышение гумусового состава, уплотнение почвы.

Ключевой участок "Тавн-Гашун-3" располагается в охранной зоне заповедника. В 1993 г. на данной территории проводись фитомелиоративные мероприятия по закреплению песков и коренному улучшению

пастбищ. В растительном покрове преобладали виды: кияк (Leymus racemosus), кумарчик (Agriophyllum arenarium). На момент наших исследований мы наблюдали средне- и мелкобугристую равнину закрепленных песков с растительными ассоциациями: Ceratocarpus arenarium - Salsola rutenica - Stipa sareptana, Stipa sareptana, Carex stenophylla - Stipa capillata (рис.2, табл.2).

о; а о 2

s ш х ш о о. >.

ч

га х

х

ш Э

m ш Q.

Рис.2 Топоэкологический профиль ключевого участка Тавн-Гашун-3 (охранная зона) 09.07.08

расстояние,м

Таблица 2 к рис.2

Профиль, № точки Тавн-Гашун-3 т. 1/6 Тавн-Гашун-3 т. 2/6 Тавн-Гашун-3 т. 3/6 Тавн-Гашун-3 т. 4/6 Тавн-Гашун-3 т.5/6 Тавн-Гашун-3 т.6/6 Тавн-Гашун-3 т.7/6 Тавн-Гашун-3 т. 8/6 Тавн-Гашун-3 т.9/6

GPS с.ш. 46.03.527 46.03.523 46.03.523 46.03.514 46.03.516 46.03.511 46.03.508 46.03.513 46.03.516

GPS в.д.. 46.05.398 46.05.465 46.05.491 46.05.544 46.05.567 46.05.597 46.05.634 46.05.680 46.05.752

Превышени е над уровнем моря, м -28 -19 -13 -13 -13 -12 -12 -18 -23

Глубина залегания шурфа, см 0-60 0-50 0-36

Расстояние между точками, м 0-88 88-124 124-190 190-222 222-261 261-308 308-462 462-522 522-720

Почва Бурые полупуст ынные супесчан ые Бурые полупуст ынные супесчан ые Бурые полупусты иные супесчаны е Бурые полупуст ынные супесчан ые Бурые полупусты иные супесчаны е Бурые полупуст ынные супесчаны е Бурые полупуст ынные супесчан ые Бурые полупуст ынные супесчан ые Бурые полупуст ынные супесчан ые

Укос /вес сырой, г 430 нет нет нет 330 нет 330 нет нет

Укос /вес сухой, г 202 218 134

Название сообщества Ceratocar pus arenarium -Salsola rutenica- Stipa sareptana Ceratocar pus arenarium -Роа bulbosa - Stipa sareptana Ceratocarp us arenarium- Роа bulbosa - Stipa sareptana Sisymbriu т Loeselii Descurain ia sophia- Stipa sareptana Stipa sareptana Leymus racemosus -Salsola rutenica - Stipa sareptana Salsola rutenica- Stipa sareptana Leymus racemosus -Salsola rutenica - Stipa sareptana Stipa sareptana

Почвы бурые полупустынные супесчаные (табл.5).

Таблица 5

Морфологический профиль бурых полупустынных супесчаных почв ключевого участка Тавн-Гашун-3

(охранная зона) разрез 3

Генетический горизонт Глубина/ мощность Характеристика

А0дерновый 0=2 2 0-2 см на поверхности слабо задернован. Бурый, комковато-пылеватый, с множеством растительных остатков, сухой, рыхлый, не вскипает, супесчаный.

А! 2-15 13 Серовато-бурый, мелко-комковато-пылеватый, рыхлый, свежий, с корнями растений, светлее предыдущего, не вскипает, супесчаный.

В! 15-36 21 Желтовато-темно-коричневый, крупно-комковато-пылеватый, рыхлый, редкие корни растений, не вскипает, супесчаный.

Вк 36-50 14 Желтовато-светло-коричневый, светлее предыдущего, сухой, комковато-пылеватый, рыхлый, редкие корни растений, бурно вскипает, супесчаный.

Преобладающие фракции - песок мелкий и пыль крупная. По степени засоления песчаные и супесчаные варианты бурых полупустынных почв в первом метре практически незасоленные. В сообществах число видов составляет от 7-9. ОПП достаточно высокое - 68-80%. Структура сообществ четко выражена -трехъярусная. Первый ярус составляют многолетник ковыль сарептский (Stipa sareptana), однолетник гулявник Лезеля (Sisymbrium Loeselii); во втором ярусе от 0,15-0,7 м, слагают многолетник качим метельчатый (Gypsophila paniculata) и однолетник солянка русская (Salsola ruthenica). Высота третьего яруса равна 0,05-0,15м. Здесь произрастают из однолетников - мятлик луковичный (Роа bulbosa), рогач песчаный (Ceratocarpus arenarius), горец птичий (Polygonum aviculare), клоповник мусорный (Lepidium ruderale). Урожайность растительных укосов составила от 1,3 до 2,1 ц/га. В указанных растительных сообществах отмечается появление осочки узколистной, что является показателем изменения физических свойств почвы, так как корневые системы осочки скрепляют песчаный субстрат, способствуя его уплотнению. По сравнению с 1993г на фигомелиоративно закрепленных участках происходит положительная сукцессия растительного покрова, где стали доминировать ковыли (Stipa sareptana, Stipa capillata).

Третий ключевой участок "Сапог" расположен в заповедной зоне на пологоволнистой равнине в северозападном направлении. Здесь соблюдается заповедный режим, исключена какая либо хозяйственная деятельность. Нами отмечены следующие ассоциации: Stipa sareptana- Agropyron sibirica, Stipa sareptana-Linosyris vilosa, Stipa sareptana - Ceratocarpus arenarius, Poa bulbosa- Stipa sareptana на бурых полупустынных супесчаных почвах (рис.3, табл.3). Общее проективное покрытие от 50 до 80%. Число видов в сообществах изменяется от 4 до 7. Структура сообществ 2-х ярусная: в 1-й ярус входят дерновинные злаки: ковыль сарептский (Stipa sareptana), ковыль Лессинга (Stipa lessingiana), житняк сибирский (Agropyron sibiricum); 2-й ярус - однолетники: полевичка малая (Agrostis minor), рогач песчаный (Ceratocarpus arenarius), мятлик луковичный (Роа bulbosa); многолетник - грудница шерстистая (Linosyris vilosa),

Топоэкологический профиль ключевого 5 участка Сапог (заповедная зона) 09.07.08

of

О.

i о

s

S -5

ш

I -10

I -15

i -20

X

Ф

I "25

S -30

Q.

с

Таблица 3 к рис.3

Профиль, № точки Сапог т. 1/6 Сапог т. 2/6 Сапог т. 3/6 Сапог т. 4/6 Сапог т. 5/6 Сапог т. 6/6

GPS с.ш. 46.05.347 46.05.340 46.05.342 46.05.343 46.05.347 46.05.354

GPS в.д.. 46.10.719 46.10.760 46.10.779 46.10.784 46.10.812 46.10.858

Превышение над уровнем моря, м -25 -14 -12 -13 -12 -13

Почва Бурые полупустын ные супесчаные Бурые полупустын ные супесчаные Бурые полупустын ные супесчаные Бурые полупустыни ые супесчаные Бурые полупустын ные супесчаные Бурые полупустын ные супесчаные

Расстояние между точками, м 0-543 543-788 788-853 853-1213 1213-1573 1573 -1630

Укос /вес сырой, г 240 нет 170 нет нет нет

Укос /вес сухой, г 180 126

Название сообщества Stipa sareptana-Agropyron sibirica Stipa sareptana-Linosyris vilosa Stipa sareptana Stipa sareptana -Ceratocarpus arenarius Ceratocarpus arenarius Роа bulbosa-Stipa sareptana

Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что трансформация растительных сообществ на изучаемой территории происходит в сторону формирования полупесчаного варианта пустынной степи и доминирующую роль играют дерновинные злаки (8ира 8агср1апа, 8(лра сарПЫа). Что касается охранной зоны (участок "Тавн-Гашун-3"), то на данной территории демутация происходит медленнее (табл.6). Об этом свидетельствует меньшее количество дерновинных злаков в травостое растительных ассоциациях. На формирование почв охранной зоны влияют два фактора: 1 -ранее они являлись землями мелиоративных фондов; 2- наличие средней степени антропогенной нагрузки.

Таблица 6

Сравнительный анализ основных показателей компонентов природных экосистем

по трем ключевым участкам

Показатели Тавн-Гашун-1

1 Число видов растений 14 12 10

2 Дерновинных злаков (многолетники) 3 1 3

3 Однолетников 4 3 4

4 Ярусность 3-4 3 2

5 ОПП (общая проективная площадь) 70-85 68-80 50-80

6 Содержание физ. глины

1. Ташнинова Л.Н. Красная книга почв и экосистем Калмыкии. -Элиста: АПП "Джангар", 2000 -216 с.

2. Борликов Г.М, Бананова В.А., Лазарева В.Г., Бамбышева А.Н. Пастбищная дигрессия как фактор

опустынивания семиаридных территорий юга Европейской части России / Современные проблемы аридных и семиаридных экосистем юга России: Сборник научных статей / Отв. Ред. Г.Г. Матишов. -Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2006. -С. 265-277.