Мониторинг современного состояния пастбищных угодий в остепненной пустыне на примере Эрдниевского СМО Юстинского района Республики Калмыкия

МАШТЫКОВ КВ.

МОНИТОРИНГ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ В ОСТЕПНЕННОЙ ПУСТЫНЕ НА ПРИМЕРЕ ЭРДНИЕВСКОГО СМО ЮСТИНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ КАЛМЫКИЯ

Аннотация: В статье рассмотрено влияние выпаса скота на естественные кормовые угодья в условиях остепненной пустыни. В результате исследования были определены состав, структура пастбищных полигонов, выполнен их флористический и фитоценотический анализ. Представлены результаты сравнительного анализа пастбищных экосистем выбранных ключевых полигонов с данными 1992 г. исследований. Выявлено значительное ухудшение состояния пастбищ, выражающиеся в повсеместном проявлении деградационных процессов.

Ключевые слова: естественные кормовые угодья, пастбищная дигрессия, флористический анализ, допустимая пастбищная нагрузка, антропогенная трансформация пастбищ.

Проблема кормовых ресурсов аридного юго-востока европейской России, ведущей отраслью которого является овцеводство, была и остаётся насущной. Знание флористического состава и особенностей формирования естественной растительности современных остепненных пустынь составляет научную основу практического решения нынешнего животноводства Калмыкии. Наличие и доступность растительных кормов являются важнейшими факторами, обеспечивающими устойчивое функционирование пастбищных экосистем. В связи с этим целью исследования явилось изучение и мониторинг современного состояния пастбищных ресурсов наиболее уязвимых территорий на Северо-Западе Прикаспия. Объектом исследования являются пастбищные полигоны Эрдниевского СМО Юстинского района Республики Калмыкия.

Пастбищные угодья объекта исследований согласно «Карте растительности Европейской части СССР» расположены в зоне ксерофитнополукустарничковой пустыни Заволжско-Казахстанской степной провинции Евроазиатской степной области [1]. Территория СМО расположена в северо-западной части Прикаспийской низменности и представляет собой слабоволнистую равнину с выраженным микрорельефом. Равнинность нарушается довольно крупным массивом оголенных мелкобугристых песков вблизи населенного пункта. Согласно данным карты зональными почвами являются бурые, занимающие выровненные участки рельефа. Встречаются они, как правило, в комплексе с солонцами, составляя основной фон. Пески чаще всего встречаются в сочетании со слаборазвитыми бурыми почвами песчаного гранулометрического состава. Основное направление хозяйственной деятельности СМО - овцеводство. Общая площадь землепользования - 96308 га [2].

Для анализа ретроспективной ситуации был создан ГИС-пакет в программе Мар1пЮ Для выбора репрезентативных ключевых участков нами была выполнена компьютерная обработка геоботанической карты 1:25000 масштаба [3]. Основываясь на данное обследование, нами были выбраны 6 ключевых участков, исходя из неоднородности почв и растительного покрова, преобладающих растительных сообществ и стадий пастбищной дигрессии. Во время полевых исследований 2012-2015 гг. на ключевых участках проводили комплекс исследований, включавший стандартное геоботаническое описание участков. В течение периода наблюдений нами было выполнено 48 геоботанических описаний, отобрано для лабораторного анализа 18 проб почв, отобрано 48 растительных укосов в четырехкратной повторности. Для определения видовой принадлежности растений исследуемых фитоценозов использовали ряд определителей высших сосудистых растений [4, 5]. Анализ жизненных форм растений основан на подходах И.Г. Серебрякова [6], экологические типы растений выделены по Т.К. Горышиной [7]. Латинские названия видов растений приведены по сводке С.К. Черепанова (1995) [8]. Типология почв приведена по

В.А. Ковде [9]. Типы почв определены на основании описаний прикопок, почвенных разрезов, проведенных авторами для уточнения почвенных разностей.

Определение степени нагрузки на пастбища проводилось на основе стадий пастбищной дигрессии растительных сообществ на разных почвах, выделенных Р. Р. Джаповой [10]. На бурых супесчаных почвах ею были выделены четыре стадии пастбищной дигрессии. На I стадии в травостое доминируют Stipa capillata, Agropyron fragile, Kochia prostrata. В качестве субдоминанта выступает Artemisia lerchiana. На II стадии доминантами выступают Artemisia lerchiana, Stipa capillata. Agropyron fragile, Kochia prostrata выпадают из травостоя. На второй стадии начинают появляться эфемерная и рудеральная растительность - Poa bulbosa, Ceratocarpus arenarius, Eragrostis minor, Anisantha tectorum. На III стадии пастбищной дигрессии эфемероидная растительность увеличивает свое влияние, Artemisia lerchiana, Stipa capillata снижают свое участие в травостое. Отличительной особенностью пастбищной дигрессии в растительных сообществах на зональных почвах легкого гранулометрического состава является доминирование на последней стадии однолетников.

Продуктивность растительных сообществ определяли укосным методом на учетных площадках, отвечающих средним показателям описываемого фитоценоза по составу, состоянию, высоте и общему проективному покрытию травостоя. Срез проводили на площадках 1м х 2,5 м в 4-кратной повторности, высота среза растений на уровне 2-3 см от поверхности почвы. Урожайность сообществ приведена в ц/га воздушно-сухого веса, так как исследованные фитоценозы используются в качестве пастбищ и потребности животных в корме рассчитываются в этом весе [11]. Допустимая пастбищная нагрузка рассчитывалась по формуле:

Где У - урожайность, Н - суточная потребность в кормовых единицах; Д - выпасной период.

Нами были использованы нормы нагрузки на пастбища, принятые Правительством РК от 31 марта 2014г [12].

При сравнительном анализе растительных сообществ 1992 и 2012/2015 гг. были выявлены следующие различия (табл.1).

Таблица 1

Сравнительный анализ растительных сообществ по геоботаническим описаниям

за 1992 и 2012/2015 гг.

ДПН =

У * 100%

н-д

№ п/ п. Точки GPS Название сообщества Урожайность, весна/осень, ц/га,

1992г. 2012-2015гг. 1992 2012 2013 2014 2015

Бурые солонцеватые легкосуглинистые

1 528 (46° 48' 0.5" с.ш, 46° 13' 2.5" в.д.) Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III 3,1 3,6 18 0,1 14 0 0,5 0,1 0,4 0,7

Бурые супесчаные и песчаные

2 531 (46° 43' 58.3" с.ш. 46° 9' 34.1" в.д.) Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III 2,8 3,8 2,2 0,8 0,4 0 0,4 0 0,5 0,1

3 838 (46° 48' 50.0" с.ш. 46° 12' 7.3" в.д.) Лерхополынно-житняковое (Agropyron fragile -Artemisia lerchiana) Стадия ПД - I Мятликово-эфемеровое с полынью веничной (Ephemerosa-Poa bulbosa, Artemisia scoparia) Стадия ПД - IV 5,2 5,1 0,4 0 04 0 04 0

4 839 (46° 50' 44.8" с.ш. 46° 9' 57.2" в.д.) Однолетниково-злаково-лерхополынное (Artemisia lerchiana - Poaceta -Ephemerosa) Стадия ПД - II Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III 07 4,0 12 0 04 0 05 0

Закрепленные пески

5 840 (46° 51' 23.7" с.ш. 46° 7' 44.1" в.д.) Лерхополынно-житняковое (Agropyron fragile -Artemisia lerchiana) Стадия ПД - I Житняково- мятликово- лерхополынное (Artemisia lerchiana- Poa bulbosa- Agropyron fragile) Стадия ПД - II 5,2 5,1 1fi 0,8 03 0,4 12 0,9

Солонцы мелкие

6 841 (46° 51' 22.2" с.ш. 46° 9' 1.2") Лерхополынно-мятликово-чернополынное (Artemisia pauciflora - Poa bulbosa -Artemisia lerchiana) Стадия ПД - II Лерхополынно-мятликовое (Poa bulbosa - Artemisia lerchiana) Стадия ПД - III 03 4,0 0,8 0 03 0,1 06 0,6

При сравнительном анализе полученных результатов с данными 1992г. [2], нами отмечены изменения, произошедшие в экосистемах пастбищ за сравниваемый период. На четырех из шести ключевых участках происходят деградационные процессы, с увеличением стадии пастбищной дигрессии. Лерхополынно-житняковый фитоценоз (точка GPS 840) сменяется на житняково-мятликово-лерхополынный. Житняк - длительновегетирующий поликарпик семейства Poaceae, мятлик - эфемероид. Житняк, являясь более ценным кормовым растением, охотно поедается всеми видами скота, что приводит к его выпадению из травостоя. Его место при продолжительном стравливании занимает полукустарничек полынь Лерха, являющийся ценозообразователем в остепненной пустыне. При дальнейшем усилении выпаса полукустарничек уступает свое место более экологически пластичному эфемероиду мятлику луковичному [13]. Вместе с ним в травостое получает распространение другая эфемерная и рудеральная растительность, что, в конечном счете, приводит к IV стадии пастбищной дигрессии, то есть к полному сбою. Бурые супесчаные почвы легко подвергаются процессам дефляции и отсутствие плотнодерновинных злаков и стержнекорневых полукустарничков ускоряют этот процесс. На мелких солонцах выпала из травостоя Artemisia pauciflora, доминировать стал Poa bulbosa, что является негативным фактором. В точках GPS 528 и 531 не произошло значительных изменений в составе и структуре растительных сообществ. Самая сложная ситуация сложилась на 3 ключевом участке в точке GPS 838. Лерхополынно-житняковое сообщество сменилось на мятликово-эфемеровое с полынью веничной. Стадия пастбищной дигрессии сменилось с I на IV.

Флора изученных нами растительных сообществ насчитывает 63 вида цветковых растений, относящихся к 49 родам, 20 семействам. Наиболее богаты три семейства, содержащие 32 вида, что составляет чуть более половины от общего числа. Богаты видами семейства Poacea, Asteraceae и Chenopodiaceae по 14, 11 и 7 видов соответственно. Два семейства содержат по 4 вида - Brassicaceae, Scrophulariaceae. Трехвидовые семейства представлены: Apiaceae, Caryophyllaceae, Fabaceae. Два семейства представлены двумя видами, что составило менее 7% от общего числа. Десять семейств одновидовые, что составляет 15,9% от общего числа (рис. 1).

Рис. 1. Распределение видов растений по семействам, встреченные в период

весенней и осенней вегетации.

Пять ведущих семейств включают 30 родов (61,2% от общего числа родов). В спектре ведущих родов доминируют - Artemisia (5 видов), Astragalus и Stipa (по 3 вида). По 2 вида содержат 6 родов и 40 родов одновидовые. Анализ жизненных форм по классификации И.Г. Серебрякова показывает, что доминирующими жизненными формами являются поликарпические и монокарпические травы (табл. 2).

Таблица 2.

Жизненные формы отмеченных нами видов растений

Жизненная форма (биоморфа) Число видов Виды

полукустарнички 9 Artemisia austriaca, Artemisia lerchiana, Artemisia pauciflora, Artemisia taurica, Tanacetum achilleifolium, Anabasis aphylla, Camphorosma monspeliaca, Kochia prostrata, Astragalus astrachanicus

Поликарпические травы 28 Ferula tatarica, Prangos odontalgica, Achillea leptophylla, Achillea micrantha, Carduus acanthoides, Helichrysum arenarium, Lepidium ruderale, Gypsophila paniculata, Convolvulus arvensis, Carex stenophylla, Astragalus longipetalus, Astragalus physodes, Iris pumila, Phlomispungens, Tulipa biebersteiniana, Tulipa biflora, Agropyron desertorum, Agropyron fragile, Festuca valesiaca, Koeleria cristata, Poa bulbosa, Puccinellia distans, Stipa capillata, Stipa lessingiana, Stipa sareptana, Ranunculus oxyspermus, Dodartia orientalis, Linaria macroura

Монокарпические травы 26 Lepidium perfoliatum, Peganum garmala, Amaranthus albus, Anethum graveolens, Artemisia scoparia, Senecio noemis, Heliotropium europaeum, Lappula patula, Alyssum desertorum, Descurainia sophia, Gypsophila muralis, Holosteum umbellatum, Bassia sedoides, Ceratocarpus arenarius, Chenopodium rubrum, Salsola tragus, Erodium hoefftianum, Anisantha tectorum, Bromus squarrosus, Eragrostis minor, Eremopyrum orientale, Leymus ramosus, Androsace maxima, Veronica triphyllos, Veronica verna, Tribulus terrestris

Поликарпические виды составляют более 44% от общего числа видов. В большинстве исследуемых ключевых участках Poa bulbosa является доминантом растительных сообществ. Имеет большое проективное покрытие, дернина мятлика занимает от 50-70% территории фитоценозов. Agropyron fragile входит в название сообществ, но его обилие значительно снизилось, по сравнению с данными описаний 1992 г. Из поликарпиков также следует отметить Carex stenophylla, Stipa lessingiana, S. sareptana, Festuca valesiaca входящие в описание более двух растительных сообществ.

Монокарпические виды, составляющие чуть более 40% представлены в основном сорными и рудеральными видами, такими как Alyssum desertorum, Artemisia scoparia, Lepidium perfoliatum, Anisantha tectorum, Bromus squarrosus, Eremopyrum orientale, Tribulus terrestris, Lappula patula.

Среди отмеченных полукустарничков (14,3% от общего числа) Artemisia lerchiana, Artemisia pauciflora являются ценозообразователями в данном районе. Проективное покрытие других полукустарничков, таких как Camphorosma monspeliaca, Kochia prostrata, являющихся ценными кормовыми растениями, не превышает 5% от общего проективного покрытия фитоценоза.

Анализ видов растений по экологическим группам по отношению к влаге и засолению показал, что 33% видов относятся к ксерофитам. 5 видов относятся к мезофитам, то есть к растениям, которые могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. В нашем регионе они представлены, как правило, пустынными эфемерами и эфемероидами. Еще 23 вида способны регулировать свой водный обмен, приближаясь к засухоустойчивым формам (рис. 2).

Рис. 2 Распределение видов растений по отношению к экологическим группам, встреченных в Эрдниевском СМО Юстинского района.

При сравнительном анализе допустимой пастбищной нагрузки, полученной в результате исследований с нормой нагрузки принятой Правительством Республики Калмыкия от 31 марта 2015 г. [12], в осенний период нами было отмечено несоответствие урожайности и допустимой пастбищной нагрузки. Из шести ключевых участков, только на одном мы отмечали вторую стадию пастбищной дигрессии (точка GPS №840). Именно в этом фитоценозе нами отмечается соответствие допустимой пастбищной нагрузки и нормы нагрузки для данного района обследования. На ключевых участках 1, 2 и 4 (точки GPS №528, 531, 839) ДПН соответствует в период весенней вегетации, в период осенней она ниже нормы. Наиболее критичная ситуация на ключевых участках 3 и 6 (точки GPS №838, 841). На данных участках ДПН не соответствует принятым нормам, как в весенний период, так и в осенний. Следует отметить, что на ключевых участках 3 и 4 (точки GPS №838, 839) за весь период исследования в период осенней вегетации из-за чрезмерного стравливания нами не были отобраны растительные укосы (рис. 3). Нарушение норм выпаса приводит к деградационным процессам, одним из ярких примеров которого являются открытые песчаные массивы, распространенные на значительной территории объекта исследования.

0,90

123456789 10 Ключевые участки

NNNNN>0' ДПН, весна

шшш ДПН, осень

— — норма

нагрузки, весна

-норма

нагрузки, осень

Рис. 3. Допустимая пастбищная нагрузка на ключевых участках Эрдниевского

СМО Юстинского района

При сравнительном анализе рудеральных и кормовых видов растений, нами было выявлено, что в пяти фитоценозах количество кормовых видов преобладает над количеством рудеральных видов. Это свидетельствует, о хорошем качестве состава и структуры пастбищных фитоценозов (Рис 4).

Рис. 4 Сравнительный анализ количества рудеральных и кормовых видов растений на ключевых участках Эрдниевского СМО Юстинского района

Таким образом, преобладающими почвами на территории Эрдниевского СМО Юстинского района являются бурые полупустынные. Встречаются они, как правило, в комплексе с солонцами, составляя основной фон. Пески чаще всего встречаются в сочетании со слаборазвитыми бурыми почвами песчаного гранулометрического состава.

В пределах выбранных пастбищных полигонов, на данном этапе исследования, нами было встречено 63 вида растения, относящихся к 20 семействам. Доминантными семействами являются Роасеа и Asteraceae по 14 и 11 видов соответственно.

При анализе жизненных форм видов растений, отмеченных в травостое, нами было выявлено, что флора представлена, в основном, поликарпическими (44,4%) и монокарпическими (41,2%) травами.

Анализ видов растений по экологическим группам по отношению к влаге и засолению показал, что наиболее распространенными являются ксерофиты (21 вид) и ксеромезофиты (16 видов), что является характерной чертой для растительности аридного региона.

При анализе антропогенной трансформации пастбищ были выявлены деградационные процессы, проявляющиеся в смене растительных сообществ, на четырех ключевых участках из шести произошло увеличение стадии пастбищной дигрессии, приводящее, в итоге, к снижению кормовой ценности пастбища.

При сравнительном анализе рудеральных и кормовых видов растений, нами было выявлено, что кормовые виды в фитоценозах занимают от 33 до 48%, от общего количества видов, в то время как флора рудеральной растительности колеблется от 25 до 35% в каждом фитоценозе. Исключением является ключевой участок №5, где 22% от общего числа занимают кормовые виды, 33% - рудеральные виды, остальное - виды растений, не имеющих кормовое значение.

Выявленные количественные флористические показатели сообществ наряду с показателями их надземной продукции в рассматриваемых фитоценозах отражают картину пастбищной дигрессии, свидетельствующие о развитии процессов опустынивания при чрезмерной пастбищной нагрузке.

1. Карта растительности европейской части СССР [Карты] м. 1:1000000 / ред. Т.И. Исаченко, Е.М. Лавренко; науч.-ред. картосост. часть ГУГК, М., 1974.

2. Материалы геоботанического обследования природных кормовых угодий совхоза «Эрдниевский» Юстинского района Калмыцкой АССР. Элиста: ЮЖГИ11РОЗЕМ, 1992. 53 с.

3. Карта геоботанического обследования совхоза Эрдниевский Юстинского района Калмыцкой СССР. 1:50000. Элиста: ЮЖГИПРОЗЕМ, 1992.

4. Маевский, П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. 600 с.

5. Станков, С.С. Определитель высших растений Европейской части СССР / В.И. Талиев. 2 изд. М.: Сов. наука, 1957. 741 с.

6. Серебряков И.Г. Жизненные формы высших растений и их изучение // Полевая геоботаника. 1964. Т. 3. С. 146—205.

7. Горышина Т.К. Экология растений: учеб. пособ. М.: Высш. шк., 1979. 368 с.

8. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья, 1995. 992 c.

9. Ковда В.А. Почвы Прикаспийской низменности (северо-западная часть). М.: Изд-во АН СССР, 1950. 155 с.

10. Джапова Р.Р. Динамика пастбищ и сенокосов Калмыкии. Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2008. 176 с.

11. Методические рекомендации по геоботаническому и культуртехническому обследованию природных кормовых угодий / / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т кормов им. В.Р. Вильямса. М.: [ВИК], 1974.160 с.

12. О нормах нагрузки скота на пастбища на территории Республики Калмыкия: постановление Правительства Республики Калмыкия от 31 марта 2014 г. № 118 [Электронный ресурс]. URL:http:// http://gov.kalmregion.ru/docs/postanovleniya-pravitelstva-rk/10414--585-20-2013- (дата обращения: 21 апр. 2016).

13. Евсеев В.И. Пастбища Юго-Востока. 2-е изд., доп. Чкалов: Кн. изд-во, 1954. 340 с. .