Состояние лугов на островах поймы Р. Северной Двины (на примере лугов Приморского района)

УДК 551.435Л22

нАКвАСинА Елена николаевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесоводства и почвоведения Лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор более 200 публикаций, в т. ч. 5 монографий (в соавт.), трех учебных пособий

КопыловА мария валентиновна, магистрант кафедры ботаники и общей экологии Института естественных наук и биомедицины Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова

пАриновА татьяна Александровна, ассистент кафедры ботаники и общей экологии Института естественных наук и биомедицины Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 15 научных публикаций

состояние лугов на островах поймы р. северной Двины

В статье дана эколого-хозяйственная оценка состояния почвенно-растительного покрова лугов разного хозяйственного использования, расположенных в островной пойме р. Северной Двины (Приморский район). Показаны изменения растительности в результате снижения антропогенного воздействия, агрофизические и агрохимические свойства почв.

Ключевые слова: луга, хозяйственное использование, растительность, почвы, свойства.

Характерной особенностью Севера России является значительный удельный вес природных кормовых угодий в общей земельной площади. Наиболее урожайные угодья расположены в поймах рек, а также вокруг водных бассейнов. Особый интерес поймы представляют для укрепления кормовой базы животноводства как богатый источник высококачественных дешевых кормов. Пойменные луга дают более высокие и устойчивые урожаи, сено и пастбищную траву, более высокого качества по сравнению с незаливаемыми естественными кормовыми угодьями [1, 2].

Первичные (нескашиваемые) луга в долине р. Северной Двины практически отсутствуют. Даже на участках поймы, которые считаются целинными, проводилось сенокошение или периодический выпас. В настоящее время пойменные луга в значительной мере запущены и нуждаются в улучшении. Низкая продуктивность естественных сенокосов и пастбищ является, кроме прочего, следствием крайне неудовлетворительного их мелиоративного состояния [3].

Ценнейшие поймы р. Северной Двины требуют как научного изучения (систематика пойменных почв, определение ботанического со-

© Наквасина Е.Н., Копылова М.В., Паринова Т.А., 2012

стояния пойменных лугов), так и прикладного (оценка запасов кормов, повышение продуктивности лугов), а также определения возможности их использования с сохранением разнообразия и без ущерба для окружающей среды.

Для изучения состояния почвенно-растительного покрова кормовых угодий островной поймы р. Северной Двины (в районе с. Андрианово Приморского района), особенностей их современного формирования, использования и перспектив повышения продуктивности подобрали 6 лугов разного сельскохозяйственного использования, которые объединили в 3 группы: сенокосы (пробные площади №2 5 и 6), пастбища (пробные площади № 3 и 4) и участки сенокосно-пастбищного (смешанного) использования с чередованием выпаса и сенокошения (пробные площади № 1 и 2). На лугах заложили пробные площади (ПП) размером 10x10 м (100 м2). Геоботаническое описание проводили по стандартной методике. Учет биомассы вели на 10 площадках размером 0,25 м2, размещенных равномерно по угодью, укосным методом с разделением на геоботанические группы: злаки, бобовые, разнотравье. По каждому лугу составлялась инвентаризационная ведомость [4]. Названия ассоциациям давали по доминантам растительности.

На каждой ПП в типичном месте заложили почвенные разрезы, описали по общепринятой методике и взяли почвенные образцы для агрохимического анализа. Диагностику и систематику почв проводили по классификации 1977 года. Для определения объемной массы и влажности почвы из каждого горизонта взяли образцы почвенным буром в трех повторностях [5]. Для проведения агрохимических анализов в границах угодья из пахотного горизонта отобрали средний образец (не менее 30 точек отбора).

Пробоподготовку почвы и агрохимические анализы проводили по общепринятым методикам [6].

Плотность твердой фазы почвы для каждого горизонта почв определяли пикнометрическим способом, кислотность почвы

7 вод’ г сол’ '

и содержание водорастворимого калия - ио-

нометрически на приборе рН-метр-иономер «Эксперт-001». По рН солевой вытяжки устанавливали категорию кислотности почвы. Гидролитическую кислотность определяли стандартным методом по ГОСТ 26212-91 [7], сумму поглощенных оснований ^) - по ГОСТ 2782188 [8]. Содержание подвижного фосфора вели по ГОСТ 26207-91 [9]. Содержание гумуса устанавливалось через определение органического углерода по методу И.В. Тюрина. Рассчитывали объемную массу, скважность общую и аэрации, степень насыщенности почвы основаниями, емкость катионного обмена [6]. Данные обрабатывали дисперсионным, корреляционным и регрессионным анализом [10].

Видовой состав трав изученных сенокосов и пастбищ достаточно близок и характерен для лугов данной природной зоны, меняется лишь соотношение видов (табл. 1). Однако чрезмерная эксплуатация (выпас, сенокошение) приводят к их флористической и ценотической неполночленности. Для всех лугов характерно малое количество видов бобовых трав, которые особенно восприимчивы к антропогенному воздействию.

На пастбищах (ПП № 3, 4) широко распространены виды трав, образующие розетку листьев: одуванчик лекарственный, манжетка обыкновенная, тмин обыкновенный, тысячелистник обыкновенный и др.; они хорошо отрастают, образуя новые побеги. Здесь встречаются корневищные злаки (щучка дернистая, полевица белая, пырей ползучий), корневищно-рыхлокустовые (лисохвост луговой) и низовые (овсяница красная), тогда как верховые и рыхлокустовые злаки (овсяница луговая, тимофеевка луговая) встречаются в меньшем количестве. Такое соотношение биологических групп связано с тем, что произрастающие на пастбищах травы устойчивы к вытаптыванию и обладают хорошей отавностью (способностью к отрастанию).

На сенокосах (ПП № 5, 6), наоборот, больше разрастаются верховые злаки (лисохвост луговой, кострец безостый, пырей ползучий), хотя присутствуют и корневищные и низовые.

Их наличие в травостое свидетельствует о длительности использования сенокосов и изменении его состава в процессе эксплуатации луга. Умеренно выпасаемым лугам свойствен злаковый покров, характерный для сенокосных угодий: в нем участвуют виды костра, пырей, тимофеевка, овсяницы.

На лугах Приморского района из бобовых видов на пастбищах преобладают низовые (клевер ползучий), на сенокосах - верховые (клевер луговой, чина луговая, горошки).

На избыточно увлажненных угодьях встречается щучка дернистая, образующая плотную кочкообразную дернину, которая затрудняет аэрацию почвы, способствует ее последующему заболачиванию и ухудшает качество луга. Кроме того, этот злак очень плохо поедается животными, они стравливают ее только в самом начале развития трав. Распространение щучки дернистой связывают с деградацией лугов [11].

Нерациональное использование лугов островной поймы р. Северной Двины привело к появлению малопоедаемых и несъедобных видов: лютика едкого, таволги вязолистной, хвощей, чемерицы Лобеля, поедание которых может привести к серьезным заболеваниям у животных. Сорные травы заносятся на луга с половодьем и прорастают в большом количестве на выбитых участках лугов.

В целом флористический состав фитоценозов изученных лугов островной поймы р. Северной Двины обладает низкими кормовыми качествами, при использовании обязательно необходим подсев трав, особенно бобовых.

Урожайность зеленой массы существенно отличается на различных лугах и связана с хозяйственным использованием луга и особенностями его формирования. По данным табл. 1 видно, что на сенокосах биологическая масса трав значительно больше, чем на пастбищах.

Таблица 1

ХАРАКТЕРИСТИКА ЛУГОВ ОСТРОВНОЙ ПОЙМЫ р. СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ

ПП Хозяйственное использование луга Тип луга Фитомасса (ц/га) / число видов (шт.) по ботаническим группам трав

Злаки Бобовые Разнотравье Всего

1 Сенокос / пастбище Заливной кр аткопойменный, разнотравно-злаковый 113,2 9 13,7 5 42,5 15 169,4 29

2 Сенокос / пастбище (заброшенная пашня) Заливной кр аткопойменный, пыреево-разнотравный 100,7 6 13,8 3 270,7 12 385,2 21

3 Пастбище Заливной долгопойменный, разнотравно-клеверо- злаковый 31,8 7 67 3 31 11 41,6 21

4 Пастбище Заливной кр аткопойменный, разнотравно-злаковый 52,5 9 16 5 33,0 19 87,0 33

5 Сенокос Заливной кр аткопойменный, разнотравно-злаковый 106,2 8 2,8 3 13,3 16 122,2 27

6 Сенокос Заливной кр аткопойменный, злаково-разнотравный 61,6 8 7,0 5 144,6 14 213,2 27

При выпасе происходит вытаптывание травостоя копытами животных, поедание растительной массы и нарушение почек роста растений. Значительное увеличение массы трав на заброшенных пашнях (ПП № 2) связано с разрастанием борщевика сибирского, создающего плотный ярус высотой до 1,5 м и заглушающего развитие других трав. Сено, полученное на таких лугах, имеет плохое качество из-за грубых стеблей борщевика и плохо поедается животными.

В целом качество лугов островной поймы Приморского района оценивается как удовлетворительное. Их продуктивность во многом определяется не только флористическим составом, но и плодородием почв.

Исследуемые луга произрастают на следующих почвенных разностях (табл. 2), относящихся к аллювиальному ряду.

Все почвы изученных лугов расположены на слоистых аллювиальных отложениях, преимущественно песчаных, что говорит о единстве их происхождения, связанном с перио-

дическими поемностью и аллювиальностью. Оглеение нижних горизонтов почв обусловлено близким расположением зеркала воды и долгопоемностью лугов. Толща почв исследуемых лугов в районе с. Андрианово также отличается выраженной слоистостью: суглинки чередуются с песком, иногда с глиной, приносимыми современными полыми водами в годы с разной интенсивностью половодья и межени реки.

Мощность гумусового горизонта (А1), свиде-тельствующаяоплодородиипочв,научасткахраз-ного хозяйственного использования отличается: на пастбищах ее протяженность составляет 7-8 см, в то время как на сенокосах - 19-20 см. Снижение плодородия почв на паст-бищах происходит в связи со значительно меньшим поступлением в биологический кругооборот растительных остатков, изменением физических свойств почв по сравнению с сенокосами.

Физические свойства почв островов во многом зависят от гранулометрического соста-

Таблица 2

ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ И ЛУГОВ ОСТРОВНОЙ ПОЙМЫ р. СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ

ПП Название почвы Мощность горизонта А1, см Плотность сложения, г/см3 Скважность, %

общая аэрации

1 Аллювиальная луговая слоистая маломощная укороченная легкосуглинистая почва на слоистом аллювии 1-9 1,31 50 14

2 Аллювиальная собственно дерновая маломощная среднесуглинистая почва на слоистом аллювии 2-21 1,26 51 27

3 Аллювиальная луговая примитивная слоистая маломощная укороченная супесчаная почва на слоистых песках 3-8 1,26 50 16

4 Аллювиальная собственно дерновая легкосуглинистая маломощная укороченная почва на слоистом аллювии 4-7 1,36 49 15

5 Аллювиальная собственно дерновая среднесуглинистая укороченная маломощная почва на слоистых песках 5-19 1,32 52 14

6 Аллювиальная собственно луговая маломощная среднесуглинистая почва на слоистых песках 6-20 1,36 50 23

ва, связанного с качеством наилка, приносимого в половодье. Именно наличие песка или тонкодисперсных частиц определяет пористость почвы и ее рыхлость, а следовательно, обеспеченность растений достаточным количеством воздуха, воды и питательных веществ.

Важным экологическим показателем, отражающим плодородие почвы является ее объемная масса, которая в исследуемых почвах (см. табл. 2) выше оптимальных значений для большинства сельскохозяйственных культур, составляющих для суглинистых почв 1,1—1,2 г/см3. Это связано с большим количеством тонкодисперсного наилка, в значительной степени уплотняющим почву. По степени уплотнения гумусового горизонта все исследуемые почвы являются среднеплотными, наиболее уплотнены верхние горизонты почв на пастбищах. Объемная масса и плотность твердой фазы увеличиваются вниз по профилю почвы в связи с лессированием тонкодисперсной фазы и снижением органического вещества почвы и разрыхляющего действия корневых систем растений. Пористость (общая скважность) всех горизонтов почв островных лугов из-за аллювиальности ниже оптимальных значений, которые составляют 55-65 % [11], и может ухудшать

рост растений. Скважность несколько выше в верхних горизонтах почвы, обладающих запасом органического вещества, разрыхляемых корнями растений, и снижается в нижних. Из-за близости речных вод скважность аэрации почв низкая даже летом, что приводит к недостатку кислорода, развитию оглеения и угнетает рост и развитие растений.

Зональные почвы области имеют слабокислую и кислую среду почвенного раствора, тогда как на пойменных лугах (табл. 3) кислотность компенсируется за счет образования плодородного гумусового горизонта, содержащего органическое вещество почвы, связанного с богатой травянистой растительностью, поступлением тонкодисперсного на-илка, повышающего поглотительную способность почв, а также близостью часто жестких речных вод. Большинство пойменных почв имеют близкую к нейтральной и слабокислую среду. Содержание поглощенного водорода невелико, гидролитическая кислотность близка к оптимальным значениям для сельскохозяйственных культур. Менее кислая реакция среды почв отмечена на пастбищах и лугах с периодическим выпасом по сравнению с сенокосами, что связано с подщелачиваем почвы навозом.

Таблица 3

АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЛУГОВ ОСТРОВНОЙ ПОЙМЫ р. СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ

1Ш Хозяйственное использование луга 8 ЕКО ГК СНО, % pH вод pH г сол Гумус, % РА К2О

ммоль/100 г мг/100 г почвы

1 Сенокос/ пастбище 12,60 13,03 0,43 97 7,05 6,26 2,99 10,60 0,49

2 Сенокос/ пастбище (заброшенная пашня) 10,30 11,33 1,03 91 6,26 5,43 4,21 12,00 0,06

3 Пастбище 17,20 21,16 3,96 81 6,99 6,48 1,80 9,40 0,04

4 Пастбище 6,70 8,37 1,67 80 5,85 5,10 1,35 8,10 0,02

5 Сенокос 11,70 13,57 1,87 86 5,67 4,78 4,96 8,40 0,05

6 Сенокос 14,20 16,22 2,02 88 6,38 5,40 5,20 8,40 0,05

Примечание: СНО - степень насыщенности почвы основаниями; ЕКО - емкость катионного обмена; ГК - гидролитическая кислотность, S - сумма поглощенных оснований.

Сумма поглощенных оснований и емкость катионного обмена - показатели, характеризующие способность почвы к накоплению биогенных элементов. Наиболее высокими показателями характеризуются сенокосы и долгопойменный луг, низкими - пастбища и луга смешанного хозяйственного использования. Прежде всего, наряду с наилками, это связано с большим количеством органики в виде отавы и корней, поступающих в почву на сенокосах. В результате почвы островных лугов насыщены основаниями, причем насыщенность увеличивается в ряду: луга смешанного хозяйственного использования ^ сенокосы ^ пастбища.

Почвы лугов различного хозяйственного использования заметно различаются по содержанию гумуса. Наибольшее содержание гумуса (4,96-5,20 %) отмечено в почвах на сенокосах, оно характеризуется как повышенное. Содержание гумуса на пастбищах, наоборот, очень низкое (1,80-1,35 %) из-за бедности травостоя и малого растительного опада, несмотря на внесение в почву органики с навозом. Луга смешанного хозяйственного использования занимают промежуточное положение по обеспеченности гумусом.

Содержание фосфора и калия в почвах лугов повышенное (на участках смешанного использования) и среднее (на пастбищах и сенокосах). Оно поддерживается за счет возврата в почву растительной фитомассы и частичной компенсации выноса элементов питания за счет внесения навоза при выпасе.

Некоторые свойства почвы, такие как содержание питательных веществ и гумуса оказывают непосредственное влияние на урожайность травостоя. Так, установлена сильная связь урожайности с содержанием в почве подвижного фосфора (коэффициент корреляции г = 0,72), следовательно, биомасса луговых трав отзывчива на внесение фосфорных удобрений. В то же время содержание в почве водорастворимого калия слабо влияет на формирование

массы травостоя (коэффициент корреляции г = 0,052), т. к. калий почвенного раствора легко вымывается осадками и не может служить индикатором потенциального плодородия почв. При повышении содержания гумуса в почве урожайность кормовых трав также возрастает (коэффициент корреляции г = 0,56).

В целом, почвы лугов островной поймы р. Северной Двины в районе с. Андрианово характеризуются преимущественно слоистым сложением с присутствием в профиле песка и суглинков, высокой объемной массой и низкой скважностью, слабокислой и нейтральной средой. Они насыщены основаниями, имеют повышенное содержание фосфора и калия на лугах смешанного использования и среднее -на сенокосах и пастбищах. Встречаются почвы с достаточно высоким содержанием гумуса по сравнению с зональными почвами и почвами суходольных лугов. Пойменные почвы обладают высоким потенциальным плодородием и при рациональном использовании способны давать высокие урожаи кормовых культур.

При разработке мероприятий по улучшению качества островных лугов необходимо учитывать такие показатели, как хозяйственное использование луга, свойства почвы, соотношение геоботанических групп и видовое разнообразие травостоя, наличие сорной растительности и за-кочкаренность угодья, степень вытоптанности участка (для пастбищ) и др. Комплекс планируемых мероприятий включает подсев трав для улучшения ассортимента и повышения качества сена, удаление закочкаренности и ядовитых растений, боронование или дискование для рыхления поверхностных горизонтов почвы и омоложения травостоя, внесение удобрений, отвод избыточной влаги путем мелиорирования и др. Восстановление и сохранение естественного травостоя пойменных лугов при рациональном природопользовании позволит вновь создать хорошую кормовую базу на пойменных ландшафтах долины р. Северной Двины.

Список литературы

1. Андреев Г.Н. Луговодство. М., 1981.

2. Иванов Д.А. Повышение продуктивности сенокосов и пастбищ. Л., 1975.

3. Любова С.В., Наквасина Е.Н. Учебная практика по луговодству (с основами агрохимии): метод. указания. Архангельск, 2007.

4. Наквасина Е.Н., Серый В.С., Семенов Б.А. Полевой практикум по почвоведению. Архангельск, 2007.

5. Наквасина Е.Н. Агрохимические свойства почв: учеб. пособие. Архангельск, 2009.

6. ГОСТ 26212-91. Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО. Введ. 1993-07-01. М., 1993.

7. ГОСТ 27821-88. Почвы. Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена. Введ. 1990-0101. М., 1988.

8. ГОСТ 26207-91. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. Введ. 1993-07-01. М., 1992.

9. Пискунов А.С. Методы агрохимических исследований. М., 2004.

10. Лаптева Е.М. Особенности формирования и использования пойменных почв долины р. Печоры. Сыктывкар, 1999.

Nakvasina Elena Nikolaevna

Northern (Arctic) Federal University named after M.V Lomonosov,

Forestry Engineering Institute

Kopylova Maria Valentinovna

Master's Degree Condidate of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V Lomonosov,

Institute of Natural Sciences and Biomedicine

Parinova Tatiana Alexandrovna

Northern (Arctic) Federal University named after M.V Lomonosov, Institute of Natural Sciences and Biomedicine

CONDITION OF MEADOWS ON ISLANDS OF THE NORTHERN DVINA FLOOD-PLAIN

An ecological and economic assessment of the soil and vegetative cover condition of meadows of various practical use located in the island flood-plain of the Northern Dvina (Primorsky district) is presented. Vegetation changes as a result of decrease in man-made impact, as well as agrophysical and agrochemical properties of the soil are shown.

Key words: meadows, practical use, vegetation, soil, properties.

Контактная информация: Наквасина Елена Николаевна e-mail: nakvasina@agtu.ru Копылова Мария Валентиновна e-mail: mafa29@rambler.ru Паринова Татьяна Александровна e-mail: Nadeinata@mail.ru

Рецензент - Феклистов П.А., доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова