ЭКОЛОГИЯ, 2007, № 5, с. 337-342
УДК 581.524.34
ПОГОДИЧНОЕ ВАРЬИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ СТЕПНЫХ ПАСТБИЩ В СВЯЗИ С КЛИМАТИЧЕСКИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ
© 2007 г. Ф. Н. Лисецкий
Белгородский государственный университет 308015 Белгород, ул. Победы, 85
E-mail: liset@bsu.edu.ru Поступила в редакцию 24.04.2006 г.
Представлены результаты многолетних стационарных исследований по оценке массы растительного вещества в надземном ярусе степного пастбища и динамики почвенной влаги. На основе анализа погодичных и внутригодовых значений метеорологических параметров за период наблюдений установлена зависимость продуктивности от климатических изменений.
Ключевые слова: степные экосистемы, пастбища, климатические изменения.
Оценка влияния пастбищной нагрузки в условиях высокой природной вариабельности продуктивности степных сообществ недостаточно информативна при использовании данных одного и даже нескольких лет. Многолетние стационарные исследования показали, что в степных геосистемах продукционно-деструкционные процессы имеют строго определенную и четкую ритмичность, образуя многолетние циклы (Снытко и др., 1983). Поэтому для анализа обусловленности продуктивности экосистем климатической ритмикой необходимы исследования такой продолжительности, при которой могут реализоваться характерные периоды проявления хронооргани-зации биоклиматических процессов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Исследования проводили в 1981-1995 гг. в Ко-минтерновском районе Одесской области Украины (земли пригородного совхоза "Одесский"). В этом районе (1.5 тыс. км2), представляющем собой Тили-гуло-Куяльницкое межлиманье, еще в конце 50-х годов XX в. доля пастбищ и сенокосов составляла 17% от общей площади территории, а сейчас, ко времени предельной сельскохозяйственной освоенности, она сократилась до 11% от площади всех сельскохозяйственных угодий (9% от общей площади территории).
Репрезентативный участок, выбранный для наблюдений за продуктивностью пастбища (46.6 га), расположен в 5 км к северо-востоку от г. Одессы и в 8 км от побережья Черного моря. Этот район находится в зоне бризовой циркуляции, которую отличает засушливый климат (коэффициент увлажнения составляет 0.45-0.48), а также значительная вариация биоклиматических характери-
стик. По многолетним данным, превышение суммы атмосферных осадков в наиболее влажный год над количеством осадков, выпавших в наиболее засушливый год, составляет для соседних с Одессой метеостанций степной зоны от 2.5 до 3 раз, а для самой Одессы - 3.45 раза. (В отдельные экстремальные годы складывается экстрааридная обстановка. Например, в 1921 г. выпало лишь 192 мм атмосферных осадков, что при испаряемости в 800 мм определяет величину коэффициента увлажнения -0.24.).
Определенное влияние на местный климат оказывает соседство исследовательского полигона (в 3-3.5 км) с Большим Аджалыкским (Дофи-новским) лиманом. Он питается в основном за счет фильтрации морской воды через пересыпь, поэтому вода лимана имеет среднюю минерализацию 21 %о (210 мг/л), которая летом увеличивается до 400 мг/л. Известно, что химизм атмосферных осадков в контактной зоне суша-море отличается определенным своеобразием: за счет процесса импульверизации на 1 га земной поверхности с моря и лиманов ежегодно поступает до 0.15-0.17 т солей, преимущественно хлоридов и сульфатов натрия и магния. В подзоне южных черноземов в среднем за год 77 дней отличаются атмосферной засухой и суховеями (Богданова, 1967). Прилиманные зоны в значительной степени подвержены влиянию сильных ветров (15-24 м/с, тогда как средние скорости ветра на юге Украины составляют лишь 4-5 м/с), что при низком проективном покрытии растительностью приводит к перераспределению подстилки на поверхности почвы в степных экосистемах и способствует распространению пожаров.
Близость района исследования к метеорологической станции позволяет более обстоятельно
изучить связь продуктивности и климата. Полигон, выбранный для целей мониторинга, представляет собой склон западной экспозиции по левому борту балки Глубокой (одно из двух верховий Бол. Аджалыкского лимана). Общая длина склона от водораздела до днища балки составляет 1.1 км. Верхняя и средняя части склона длиной 830 м и средним уклоном 2.5° распаханы. Нижняя четверть склона длиной 270 м и средним уклоном 3.5° задернована. Начало этой части склона представляет собой полого наклоненную террасу с абсолютной высотой 19 м; здесь и закладывали учетные площадки. Почва - чернозем южный малогумус-ный песчано-тяжелосуглинистый слабосмытый (мощность горизонта А - 10 см, гумусового - 33 см, вскипание от 10%-ного раствора соляной кислоты фиксируется с 16 см, сумма поглощенных оснований в гор. А - 24.9 мг • экв/100 г, содержание гумуса и карбонатов в слое 0-20 см - 2.8 и 4.0% соответственно, отношение С : N составляет 8.9, рНводн 6.85).
Обычно в южных черноземах количество обменного натрия не превышает 1-3% от суммы обменных оснований. Однако усиление степени физической солонцеватости (заметное уплотнение, признаки слитизации и ореховато-призматиче-ская структура переходного горизонта) сопровождается заметным увеличением количества магния в почвенном поглощающем комплексе (ППК): чернозем южный, обрабатываемый на водоразделе, характеризовался содержанием обменного магния в гор. А от 3.2 до 3.6 мг • экв/100 г (15.5-18.0% от суммы), тогда как в гор. В1 и В2Са оно возрастало до 22-23% от суммы ППК. В почве пастбища в слое 0-20 см содержалось 4.4-4.8 мг • • экв/100 г обменного магния, что составило 19-20% от суммы обменных оснований, а доля обменного натрия была незначительной - только 1.7% от суммы.
Величину надземной фитомассы травостоя оценивали методом учетных площадок (25 х 25 см) в 46-кратной повторности с последующим высушиванием проб в термостате до абсолютно сухой массы. Для зеленой фитомассы относительная ошибка средних колебалась в пределах 9-13% и лишь в периоды стравливания увеличивалась до 18%. Для ветоши и подстилки в целом отмечено более значительное варьирование, которое в период максимальной пастбищной нагрузки приводило к увеличению относительной ошибки средних до 20-30%.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Территория исследования входит в состав геоботанического округа ксерофитноразнотравно-тип-чаково-ковыльных степей на темно-каштановых почвах и черноземах южных остаточно-солонцева-тых. Ботанический состав разнотравно-злакового фитоценоза довольно разнообразен: в мае-
июне на площадке размером 1 м2 насчитывается от 25 до 34 видов цветковых растений, в июле-сентябре - от 8 до 19. В травостое преимущественно доминируют злаки: овсяница валисская, или типчак (Festuca valesiaca Gaud.), тонконог гребенчатый (Koeleria cristata (L.) Pers.), мятлик луковичный (Poa bulbosa L.). В днищах оврагов, расчленяющих склоны балки, видовой состав злаков отличается большим участием мезофитов: лисохвоста равного (Alopecurus aequalis Sobol.), пырея корневищного (Elytrigia repens (L.) Nevski), осоки узколистной (Carex stenophylla Wahl.), мятлика узколистного (Poa angustifolia L.). В отдельные годы на исходе лета (август) значительным участием в общей фитомассе (59%) отличался цветущий ковыль-волосатик (Stipa capillata L.). Другие виды ковылей - Лессинга и украинский (S. lessingiana Trin. et Rupr., S. ucrainica P. Smirn.) -встречались преимущественно на балочных склонах, а максимум зеленой фитомассы (24.34 ц/га, с ветошью - 36.14 ц/га) наблюдался с конца апреля по июнь.
Значительную роль в весеннем аспекте (апрель-май) играют кринитария мохнатая (Crinitar-ia villosa Cass.), молочай Сегиеров (Euphorbia seguieriana Neck.), лен многолетний (Linumperenne L.), люцерна хмелевидная (Medicago lupulina L.), вероника степная (Veronica seppacea Kotov), наголо-ватка мягчайшая (Jurinea mollissima Klok.). Реже встречались лапчатка раскидистая (Potentilla pat-ula Walsf.), астрагал пушистоцветковый (Astragalus pubiflorus DC.), шалфей поникающий (Salvia nutans L.). Доля полыни австрийской (Artemisia austriaca Jacq.) в величине надземной фитомассы не превышала 10%. Со второй половины лета на участках с разной пастбищной нагрузкой доля полыней увеличивалась до 20-90%. Усиление фитоце-нотической роли полыней диагностирует тенденцию опустынивания степей. Как было показано ранее (Лисецкий, 1992), незначительное участие полыни в фитомассе имеют лишь те дигрессивные смены, которые характеризуются наличием 12 видов и более на площадке 25 х 25 см (соотношение количества видов на площадках размером 1 м2 и площадью 25 х 25 см для отдельных цветовых аспектов равно 2.00-2.67). Фитомасса напочвенных лишайников составляла 0.48-0.76 ц/га (сентябрь 1984 г.), а доля экскрементов животных в массе подстилки - 12.3-23.2% (1.2-3.4 ц/га).
Как природный степной травостой, так и полуприродный (в разной степени измененный пастбищной дигрессией и сенокошением) за сравнительно короткий исторический период - 60 лет (с середины XIX в. до начала XX в.) - потерял прежнее весомое хозяйственное значение (табл. 1). При доле площади пахотных и сенокосных земель в 19% (более 5 млн га) Херсонская губерния по данным на 1864 г. содержала 23% овец (в том числе 33% тонкорунных пород) от общего их ко-
личества в южной России. На 100 га пахотных и сенокосных земель в 1856 г. приходилось 14 голов простых и 18 голов тонкорунных овец, а в 1864 г. -10 и 47 голов соответственно. Но уже в 60-х годах произошел переворот, особенно в мелких хозяйствах, выразившийся в сокращении до минимума скотоводства и сильнейшем увеличении посева хлебов (Постников, 1891). К 1910 г. доля площади пастбищ и сохранившихся целинных участков в Одесском уезде (площадь - 9341 км2) составляла лишь 10.4% (Статистико-экономический обзор..., 1911).
Целину в зависимости от метеорологических условий использовали или как сенокос, или как выпас. Толокою называли выгон, находившийся в непосредственной близости к поселению. Диапазон продуктивности целинных сенокосов варьировал от 4.5 до 37.5 ц/га. Целинный сенокос обеспечивал 3.6 ц сена с 1 га, с твердого перелога получали 5.2 ц/га, с мягкого - 7.3 ц/га, а с луга -11.2 ц/га (Хозяйственно-статистический обзор., 1891). По
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.