ДИНАМИКА ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОГО СООБЩЕСТВА STIPA CAPILLATA+ MEDICAGO FALCATА ЛЕВОБЕРЕЖЬЯ РЕКИ УРАЛ В ПРЕДЕЛАХ КАРГАЛИНСКОГО РАЙОНА АКТЮБИНСКОЙ ОБЛАСТИ 

DYNAMICS OF EFFICIENCY OF PLANT COMMUNITIES STIPA CAPILLATA + MEDICAGO FALCATA THE LEFT BANK OF THE URAL RIVER WITHIN KARGALY DISTRICT OF AKTOBE REGION

Ж.Г. Берденов¹, Г.М. Джаналеева¹, Е.Х. Мендыбаев²

Zh.G. Berdenov¹, G.M. Dzhanaleeva¹, E.H. Mendybaev² 

¹Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева,

(Казахстан, г. Астана,  ул. Мирзояна, 2)

²Актюбинский региональный государственный университет им.К.Жубанова

(Казахстан, г. Актобе, пр-т Алии Молдагуловой, 34) 

¹Eurasian National University named after L.N. Gumilev

(Kazakhstan, Astana, Mirzoyan St., 2)

²Aktobe Regional State University K. Zhubanova

(Kazakhstan, Aktobe, Alia Moldagulova St., 34)

E-mail: ¹kafedra_feg@enu.kz; ²beskurek@mail.ru

Степные фитоценозы характеризуются определенным видовым составом, структурой и продуктивностью. В статье представлены результаты изучения продуктивности растительного сообщества Stipa capillata+ Medicago falcatа левобережья реки Урал в пределах Актюбинской области. Охарактеризованы особенности сезонной  динамики растительного сообщества Stipa capillata+ Medicago falcatа, специфичность процессов формирования и накопления надземной массы в зависимости от гидротермических условий территорий и режима использования. Дана характеристика почвенного покрова исследуемого региона.

Steppe plant communities characterized by a certain species composition, structure and productivity. The article presents the results of a study of efficiency of plant community Stipa capillata + Medicago falcata left bank of the Ural River within the Aktobe region. The features of the seasonal dynamics of plant communities Stipa capillata + Medicago falcata, the specificity of the formation and accumulation of aboveground mass, depending on the areas of hydrothermal conditions and usage. The characteristics of the soil cover of the investigated region.

Охрана растительности из-за антропогенного фактора с каждым годом возрастает. Именно этот факт способствовал тому, что мы решили заняться исследованиями растительного и почвенного покровов, а также изучением продуктивности лугово-степного растительного сообщества Южных острог Урала в пределах Актюбинской области.

Продуктивность растительного сообщества представляет собой итог создания органического вещества и накопления энергии в единицу времени на единице площади, которую занимает сообщество. Фактически это скорость процессов синтеза и трансформации. Каждое растительное сообщество характеризуется определенным видовым составом, структурой и продуктивностью [11]. Эти показатели являются специфичными для фитоценоза и отражают его приспособление к среде обитания и характер использования ресурсов. При трансформации сообщества происходит внедрение или исчезновение видов, что проявляется в структуре и продуктивности. Это позволяет использовать показатель продуктивности в качестве индикатора состояния фитоценозов и для оценки их биосферных функций [12, 13].

Несмотря на достаточно высокую степень изученности фитоценозов степной зоны, сведений о продуктивности растительных сообществ Каргалинского района Актюбинской области недостаточно. Показатели продуктивности, закономерности ее формирования и трансформации важны при оценке состояния и планирования мероприятий по сохранению и восстановлению степных экосистем.

Продуктивность и видовой состав являются наиболее объективными критериями оценки современного состояния пастбищ. В работе проводится анализ зависимости величины зеленой фитомассы от метеорологических условий. В проведенных исследованиях мы использовали показатель величины надземной зеленой массы трав (фитомассы) и подземной фитомасы. Он иллюстрирует изменение надземной и подземной массы травянистой растительности по объекту исследования во временном аспекте. Продуктивность, выраженная в величине биомассы, является важным информативным показателем, обеспечивающим возможность оценки природных условий формирования фитоценоза.

Исследования проводились на ключевых участках в степной зоне Каргалинского района Актюбинской области в окрестностях п. Эрзерум (90 км северо-восточней города Актобе, бывший совхоз Большевик), на левобережье  реки Урал (рис. 1).

Рисунок 1. Левобережье реки Урал,  90 км северо-восточнее г.Актобе

Важным показателем структуры ненарушенной степной экосистемы являются запасы мертвой фитомассы и соотношение ее элементов (мертвых подземных органов, подстилки, ветоши и опада) [1].

Динамика запасов  фитомассы изучалась в течении вегетационного периода май – октябрь 2013 г. Методика таких исследований описана в работах Н.И. Базилевич и А.А. Титляновой [2-5]. Подземная фитомасса определялась в слое 0-30 см, так как основная активная и продуктивная масса корней сосредоточена именно в этом слое. Показатели динамики запасов фитомассы определялись по отдельным блокам, а именно: Ф-зеленая фитомасса, В-ветошь, П-подстилка, К-живые корни, Н-мертвые корни. Кроме того в таблице приняты следующие обозначения Фп,  Вп, Пп, Кп, Нп-приросты в соответствующих блоках. Мр_н-минерализация надземного органического вещества. Мр_п-минерализация в подземной среде. Единица измерения запасов в ц/га, прироста – ц/га/год. В таблицах 3, 4 приведены характеристики динамики продуктивности и продукционно-деструкционного процесса. Анализ химических свойств данной почвы проводился по ГОСТам [8-10].

В пределах изучаемой территории были заложены 5 почвенных шурфов с подробным морфологическим описанием по горизонтам. 

Приведем одно из описаний морфологического профиля изучаемой нами почвы. Разрез № 1 расположен западнее на 7 км села Эрзерум, бывшее село Большевик, Каргалинского района Актюбинской области (рис. 2).  

Рисунок 2. Почвенный разрез в пойме в 3 км южнее реки Урал

Растительный покров представлен разнотравно-пырейным растительным сообществом на лугово-степной почве в западинах. Основу травостоя образует пырей ползучий (E1ytrigia repens), который является эдификатором.

Мы предполагаем, что рассматриваемая нами почва является южным черноземом.

Сверху почва имеет мощную подстилку (2-4 см), под которой залегает гумусовый горизонт (А).

Растительный покров представлен разнотравно-пырейным сообществом. Проективное и истинное покрытие соответственно 100-50%, высота травостоя 35-50 см. Почва от соляной кислоты бурно вскипает с поверхности. Гумус по профилю распределен равномерно.

Ао 0-4 см – Слаборазложившаяся подстилка, степной войлок.

А 4-30 см – Черный, комковато-ореховатая, уплотнена, сырая, тяжелый суглинок,  корней много, переход в следующий горизонт постепенный.

В 30-63 см – Черный с серым оттенком, ореховато-пылеватая, сырая, уплотнена, тяжелый суглинок, корней много, темные пятна – подтеки,  переход постепенный.

ВС 63-105-150 см – Темно-каштановый с серым оттенком, комковатая, сырая, тяжелый суглинок, корней мало, переход в следующий горизонт плавный.

С 150-…. см – Материнская порода, светло-коричневый, крупнопластинчатый, глинистый, плотный, изредка кристаллы гипса.

Нами были взяты образцы почв для химического анализа с каждого горизонта.

Южные чернозёмы характеризуются мощным гумусовым горизонтом (31-63 см) и высоким содержанием гумуса 8,55% (табл. 1)

Таблица 1

Содержание гумуса в исследуемой почве за 2013 г. (окр. п. Эрзерум)

Данные о составе водной вытяжки (табл. 2) указывают на полное отсутствие легкорастворимых солей в горизонте А, что свидетельствует о резком преобладании нисходящих токов влаги над восходящими, которые могут приносить соли. Из поглощенных оснований на долю кальция и магния приходится 4,94% . Натрия или нет совсем или же он находится в количестве менее 1,0%. Анализ водной вытяжки подтверждает отсутствие засоления по всему профилю.

Таблица  2

Состав водной вытяжки лугово-степной почвы  

Разнотравно-пырейное растительное сообщество отличается более высокой продуктивностью (табл. 3), так как находится в самых благоприятных гидротермических условиях.

Из таблицы 3 видно, что накопление органического вещества в исследуемом растительном сообществе очень высокое в весенние месяцы, количество его резко снижается в июне, а в июле вновь возрастает и к концу лета – началу осени постепенно снижается.

Подавляющая доля органического вещества сосредоточена над землей. Максимум накопления надземных органов приходится на июль, а подземных на май, июнь.

Таблица 3

Динамика продуктивности лугово-степного комплекса Каргалинского района 

Актюбинской области за 2013год ( в ц/га) 

Максимальный запас зеленой массы в исследуемом растительном сообществе совпадает с периодом цветения Stipa capilata и наиболее полного развития разнотравья (Phlomis tuberosa Ph.pungens, Galium verum, Medicago romanica, Thymus marschallianus, Ghycyrrhiza glabra), и злаков (Elytrigia repens, Роа pratensis), и приходится на июль 195,65 ц/га. В августе отмечено резкое снижение запаса зеленой фитомассы, так как почва к этому времени сильно иссушается, почти все злаки находятся в периоде покоя.

На запас зеленой массы, ветоши, подстилки оказывают влияние гидротермические условия лугово-степного участка, т.е. количество осадков, температура и показатель эффективного увлажнения (гидрофактор-Hf).

Максимальное количество ветоши отмечено в мае 83,5 ц/га. Анализ таблицы 3 показывает, что количество ветоши, начиная с середины лета по август, резко возрастает до 75,3 ц/га, так как в августе температура воздуха достигала 35°С, затем уменьшалась.

Максимальный запас живых корней (К) нами отмечен в мае (70,2 ц/га), минимальный запас в октябре был равен 6,45 ц/га.

Экологический показатель ((В+П+Н)/(К+Ф)) больше 1, что ассоциация находится в благоприятных условиях.

Для оценки интенсивностей продукционно-деструкционного процесса был использован метод минимальных оценок с применением системы балансовых уравнений [7]. В России этот метод применил Т.А. Вагина, Н.Г. Шатохина при расчете первичной продукции фитоценоза Западно-Сибирской равнины, а также Р.П. Злотин, А.В. Дроздов при определении годичного прироста фитоценозов Русской равнины [6].

Анализируя динамику продуктивности разнотравно-пырейного растительного сообщества, можно сделать вывод, что сообщество характерезуется лугово-степным типом ритмики образования продукции и пятью периодами: ранневесенним, весенне-летним, летним, летне-осенним, осенним.

Ранневесенний период – май. В этом периоде нами отмечено значительное образование продукции (табл. 4), энергичное разложение подстилки и переход ветоши в подстилку.

Летнее образование продукции прекращается (июль), и к осени вновь возобновляется.

Таблица 4

Динамика продукционно-деструкционного процесса ( в ц/га /год)

Ритмика процессов отмирания и разложения связаны и с ритмом развития, слагающих ассоциацию и с погодными условиями.

Усиленное нарастание ветоши начинается в июле 120,15 ц/га. В июле также отмечено прибавка (Пп) 118 ц/га, так как в это время высокая температура воздуха в травостое +35 ⁰ С. В начало осени (сентябрь) величина (Вп) резко уменшается в связи с изсушением.

Разложение подстилки и Мр_н идёт наиболее интенсивно идет весной и снижается к осени. А Мр_п наиболее интерсивнее проходит летом, очевидно это связано с увелечением температуры в почве к июлю месяцу.

Результаты исследований проведенных в луговых степях убедительно показывают неразрывную связь продукционного и почвообразовательного процессов. В результате исследований, проведённых в степном комплексе Караглинского района Актюбинской области, мы убедились в том, участок характеризуется лучшими условиями увлажнения, которое создается в результате поверхностного стока с окружающей местности, что способствует лучшему произрастанию растительности, и соответственно и лучшему накоплению органического вещества в почве, что даёт хорошую возможность использовать данный участок в сельскохозяйственном обороте. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.
2. Базилевич Н. И. Географические закономерности биологической продуктивности почвенно-растительных формаций Северной Евразии // Почвоведение. 1993. № 10. С. 10-18.
3. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 296 с.
4. Базилевич Н.И., Ремезов Н.П., Родин Л.Е. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л., 1968. 143 с.
5. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Динамика органического вещества и биологический круговорот азота и зольных элементов в основных типах растительности земного шара. М.; Л.: Наука, 1965. 223 с.
6. Вагина Т.А., Шатохина Н.Г. Особенности накопления фитомассы в разных типах растительности Барабинской низменности. // Геоботанические исследования в западной и Средней Сибири. Новосибирск: Наука, 1971, С. 163-190.
7. Волобуев В.Р. Изменение продуктивности растительности в связи с гидротермическими условиями // Изд-во АН СССР, Сер. биол. 1970. № 3.
8. ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19.12.1984 г. № 4731. Издательство стандартов. М., 1985.
9. ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества. Утвержден и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации метрологии СССР от 29.12.1991 г. № 2389. М., 1992.
10. ГОСТ 26423-85-ГОСТ 26428-85 Почвы. Методы определения катионно-анионного состава водной вытяжки. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 08.02.1985 г. №283. М., 1985.
11. Полевая геоботаника / под ред. М.Е. Лавренко, А.А. Корчагина. Л., 1964. 530 с.
12. Титлянова А.А. Продуктивность травяных экосистем // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности / под ред. В.Б. Ильина. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. С. 109-127.
13. Титлянова А.А. Сравнительный анализ продуктивности центральноазиатских и причерноморско-казахстанских степей // Степи Центральной Азии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. С. 174-200.