ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 6, с. 761-768
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.431.72:631.412:5
СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ СТЕПНОЙ ЗОНЫ
© 2015 г. А. М. Русанов
Оренбургский государственный университет, 460018, Оренбург, пр. Победы, 13
e-mail: soilec@esoo.ru Поступила в редакцию 08.09.2014 г.
Представлены результаты двух туров почвенно-геоботанических исследований степных пастбищных экосистем. Одни и те же участки черноземов южных (Calcic Chernozems) под растительными сообществами, находящимися на разных стадиях пастбищной дигрессии, были исследованы в конце 80-х годов прошлого века, когда они испытывали максимальную антропогенную нагрузку, и в 2011—2013 гг., после продолжительного периода относительного покоя. На первом этапе работ выявлена деградация физических свойств почвы пастбищных территорий, ставшая результатом длительного нерационального использования. Обнаружена способность почв пастбищ сохранять основные качественно-количественные свойства гумуса вне зависимости от уровня пастбищной дигрессии. Период умеренных пастбищных нагрузок благоприятно отразился на свойствах почв. Благодаря высоким показателям гумусного состояния за относительно короткий срок произошло восстановление физических свойств черноземов: структурного состава, водопроницаемости, плотности. Показано, что плотность почв является природным регулятором видового состава степной растительности, так как травы семейства Poaceae, типичные представители степной флоры, в связи со своей морфологической особенностью, мочковатой корневой системой, нуждаются в почвах с низким показателями плотности. С улучшением свойств черноземов связано формирование вторичных экосистем на месте сбитых пастбищ, которое проявилось в возрастании в травостое доли злаков и увеличении площадей под условно целинными фитоценозами.
Ключевые слова: пастбищные биогеоценозы, чернозем (Calcic Chernozems), дигрессия, плотность почв, гумусное состояние, фитоценоз, структурообразование.
Б01: 10.7868/80032180Х1506009Х
ВВЕДЕНИЕ
Среди земель сельскохозяйственного назначения трансформация почв естественных пастбищ остается недостаточно изученной. Из немногих работ, посвященных исследованию влияния многолетнего пастбищного использования на отдельные свойства почв, следует отметить труды Му-стаева, Гурьева, Владыченского с соавт., Тесля [4, 3, 10, 17]. Между тем, только в пределах черноземной полосы России площадь пастбищных ландшафтов составляет около 30 млн га, и помимо аграрного значения они выполняют важную культурно-эстетическую функцию, являя собой во многом утраченный облик естественных степных ландшафтов. Научный и практический интерес к теме восстановления естественной растительности пастбищ и роли почв в этом явлении заметно возрос за последние годы в связи с происходящими в пределах степных экосистем изменениями. Суть этих изменений сводится к следующему. Начиная с середины 50-х годов прошлого века, и на протяжении нескольких десятилетий,
естественные пастбищные экосистемы пребывали в режиме чрезмерного воздействия антропогенного фактора, когда влияние интенсивного и бессистемного выпаса большого количества скота значительно превышало их экологическую емкость. В результате на преобладающей части пастбищ сформировались травяные сообщества, которые находились на разных стадиях дигрессии: изменился видовой состав растительности, уменьшилось проективное покрытие, сократился объем ежегодно образующейся фитомассы. Перечисленные деградационные процессы явились результатом двух взаимосвязанных, но разных по объектам воздействия явлений. С чрезмерным стравливанием скотом фитомассы, особенно до завершения стадии созревания семян, что отрицательно влияет на способность фитоценозов к воспроизводству, и с уплотнением верхнего слоя почв копытами крупного рогатого скота, основного вида сельскохозяйственных животных, разводимого в данной местности, особенно в весенние и осенние периоды, когда почвы временно
находятся в состоянии переувлажнения. Уплотнение корнеобитаемого слоя в значительной мере затрудняет вегетацию доминирующих в степных фитоценозах растений семейства злаковых, что связано с мочковатым типом их корневых систем. При этом преимущество получают растения других семейств со стержневой структурой корней, для которых высокая плотность почв не является лимитирующим фактором роста и развития.
С середины 90-х годов прошедшего века в аграрном секторе экономики произошли значительные изменения. Не касаясь экономической стороны проблемы, некоторые их них стихийно положительным образом отразились на экологическом состоянии агроландшафтов. Среди них следует выделить тот факт, что в пределах пастбищных экосистем из-за снижения в несколько раз поголовья выпасаемого скота едва ли не впервые за весь агрикультурный период степной зоны антропогенная нагрузка на почвенно-раститель-ный покров существенно сократилась. Начался и продолжается до настоящего времени широкомасштабный процесс естественного восстановления пастбищных биогеоценозов. Нельзя не отметить высокую скорость происходящих в растительных сообществах изменений. В настоящее время в пределах зоны ареалы с сильносбитым травостоем встречаются лишь вблизи населенных пунктов, в пределах которых деградация растительности связана не только с пастбищным использованием. Сложившиеся обстоятельства ставят перед исследователями новые цели и задачи. Среди них выполнение комплексных исследований для получения достоверных представлений о процессах, ставших причинами природных дему-тационных явлений, о направлениях педогенеза нарушенных почв пастбищных биогеоценозов в условиях снижения антропогенных нагрузок, о роли почв в восстановлении растительности пастбищных экосистем.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
На юге Общесыртовской возвышенности в пределах изначально единого ареала чернозема южного (Calcic Chernozems) среднемощного ма-логумусного среднесуглинистого, расположенного на водоразделе рек Бузулук—Чаган и приуроченного к урочищу "Монастырский лес", в период с 1986 по 1990 гг. описывали растительность и проводили исследования гумусного состояния и некоторых физических свойств почв под целиной и в разной степени сбитыми естественными пастбищами [13]. Время поведения работ совпало с последними годами чрезмерного и нерационального использования пастбищных биогеоценозов. Через четверть века, в 2011—2013 гг., после продолжительного периода относительного покоя, на ранее исследованных наблюдательных участ-
ках провели повторные определения тех же самых показателей пастбищных экосистем. Изучение состава растительных сообществ и свойств почв разной степени деградированных пастбищ и анализ произошедших изменений явились сутью проведенных исследований. При выполнении обоих туров работ использовали единые методики. Ботаническое описание участков естественных пастбищ осуществляли по методу Раменско-го [12]. При разделении растительности по степени сбитости применяли критерии, предложенные Миркиным [9]. Величину надземной фитомассы определяли укосным методом (1 х 1м), величину подземного органического вещества растений — методом отмывания почвенных монолитов (20 х х 20 х 20 см). Определение общего гумуса проводили по методу Тюрина [1], фракционно-группо-вого состава гумуса — по методике Тюрина в модификации Пономаревой—Плотниковой [7]. При характеристике гумусного состояния почв использовали критерии, предложенные Орловым и Гришиной [11]. Исследование физических свойств черноземов включали традиционные полевые и лабораторные методы изучения структурного состава, плотности почв, их водопроницаемости [2]. Лабораторные определения химических и физических свойств почв на обоих этапах работ выполняли в пятикратной повтор-ности. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета программ Ехсе1 2005, Statistica for Windows, v. 6 [16].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Итоговые результаты трансформации растительности естественных пастбищ представлены в табл. 1. За прошедший между двумя исследованиями период изменился видовой состав фитоцено-зов. На месте сильносбитого полынкового (Artemisia austriaca Jacq.^ сообщества к моменту повторного обследования сформировалось полынково-ковыльный (Stipa lessingiana Trin. Et Rupr. + Artemisia austriaca) фитоценоз, который с учетом присутствия в травостое в качестве содоминантного вида типчака (Festuca valesiaca Gaudin.) занимает пограничное положение между средне- и слабосбитым травостоем. Полынково-типчаковое (Festuca valesiaca + Artemisia austriaca) среднесби-тое сообщество за прошедший период трансформировалось в слабосбитое ковыльно-полынково-типчаковое (Festuca valesiaca+ Artemisia austriaca + + Stipa lessingiana). На месте, ранее занятом по-лынково-ковыльно-типчаковым (Festuca valesiaca + Stipa lessingiana + Artemisia austriaca) фитоценозом, сформировался типчаково-ковыльный (Stipa lessingiana + Festuca valesiaca) тип растительности, а ранее целинное типчаково-ковыль-ное (Stipa lessingiana + Festuca valesiaca) сообщество трансформировалось в ковыльное (Stipa less-
Таблица 1. Геоботанические показатели пастбищных фитоценозов (над чертой — данные 1986—1990 гг., под чертой — 2011—2013 гг. для разных фитоценозов)
Фитоценоз
полынково- полынково-
Показатель типчаково- ковыльно- тип ча-ко вый по-лынк ов ый
ковыльный тип ча-ко вый ковыльно- полынково-
ковыльный типчаково-ковыльный полынково-типчаковый ковыльный
Общее проективное покрытие, % 60-70 65 -70 5 5 -65 60-70 45 - 50 5 5 - 60 3 5-40 45-50
Средняя высота травостоя, см 3 2 3 5 3 0 3 3 25 30 1 8 25
Надземная фитомасса, ц/га 2 1.9 29.3 1 0.8 23.0 4 .9 1 3.2
злаки 3 9.0 3 . 9 7 .1 1 3 .6
3 6.3 2. 3 3 .9 8 .1
разнотравье 2. 4 3 . 2
Всего, ц/га 4 1.4 3 9.5 25.8 3 1.6 1 7.9 26.9 1 8.5 2 1.3
Подземная фитомасса, ц/га
0-10 см 222. 1 2 1 3. 7 200. 9 1 92. 1 1 10. 3 1 64. 0 8 9.0 1 0 3. 3
10-20 см 3 1.2 22.2 20.4 34.4
3 5.1 43.3 3 6.1 46.9
Всего, ц/га 253. 3 248. 8 223. 1 235. 4 1 30. 7 200. 1 1 2 3. 4 1 5 0. 2
Отношение подземной фитомассы к надземной 6 . 16 6. 30 8 . 65 7. 45 7 . 30
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.