ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВЫЖИГАНИЯ НА СТРУКТУРУ СТЕПНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ НА ЮГЕ ДАУРИИ

INFLUENCE OF EXPERIMENTAL BURNING ON STRUCTURE OF STEPPE PHYTOCOENOSES AT THE SOUTH OF DAURIA

Т.Е. Ткачук^1,2, Ю.Ю. Денисова¹

T.E.Tkachuk^1,2, Yu.Yu. Denisova¹ 

¹Забайкальский государственный университет

(Россия, 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, д.30)

²Государственный природный биосферный заповедник «Даурский»

(Россия, 674480, Забайкальский край, Ононский район, с. Нижний Цасучей,

ул. Комсомольская, 76) 

¹Transbaikal State University

(Russia, 672039, Chita, Alexandro-Zavodskaya St., 30)

²Daursky state nature biosphere reserve

(Russia, 674480, Zabaikalsky kray, Ononsky distr., Nizhny Tsasuchey vil., Komsomolskaya St.,76)

e-mail: tetkachuk@yandex.ru

Экспериментальное изучение влияния двукратного выжигания в 5 степных сообществах на юге Даурии показало сокращение после выжигания общего проективного покрытия, задернения и высоты травостоя в сравнении с контролем. В опыте видовой состав высших сосудистых растений не изменился, но снизилось проективное покрытие двух дерновинных злаков (Stipa krylovii, Achnatherum splendens) и полукустарничка (Artemisia frigida).

Experimental exploring of fire influence on 5 steppe communities in southern Dauria revealed decreasing total plant coverage, grass-stand height, turfness after burning compared to control plots. In experiment the vascular plants species composition did not changed, but two turfed grasses (Stipa krylovii, Achnatherum splendens) and semi-shrub Artemisia frigida lowered their coverage.

В сравнении с другими степными регионами Евразии биоразнообразие степей Даурии отличается высоким естественным уровнем и высоким уровнем сохранности [6]. Однако, ситуация может измениться в связи интенсификацией хозяйственной деятельности в даурском регионе. Одним из проявлений этой тенденции является проблема степных пожаров, принявшая серьезные масштабы в последние десятилетия [10]. Климатические условия способствуют распространению пожаров на большие территории и в некоторых районах они повторяются каждые 2-3 года.

Мнения о влиянии пожаров на травянистую растительность неоднозначны: от признания только отрицательного значения (ссылки) до рассмотрения пожаров как естественного и даже необходимого для поддержания для степей и саванн фактора [3]. Исследования в природных условиях показывают [4; 7; 9], что в различных регионах и в разных условиях последствия пожаров для степных экосистем неодинаковы. Для получения данных, которые можно было бы использовать как основу для планирования природопользовательских и природоохранных действий, необходимы специальные региональные исследования. Нами изучалось влияние пожаров на степные фитоценозы в охранной зоне Даурского заповедника

Район исследования расположен на юге Забайкальского края, вблизи с государственной границе с Монголией и Китаем. Он лежит на высоте 600-800 м над уровнем моря и  характеризуется преимущественно увалисто-равнинным рельефом. Климат Даурии резко-континентальный со среднегодовыми температурами -0,8 - +0,2°С. Годовая сумма осадков 290-300 мм [8] с максимумом (до 80% годовой суммы) в июле-августе. Весна – наиболее сухое время года с сильными ветрами [2]. В растительности преобладают крыловоковыльные (Stipa krylovii) степи. В засоленных депрессиях распространены вострецовые (Leymus chinensis) ценозы и, небольшими участками – чиевники (Achnatherum splendens), а по склонам невысоких сопок – мелкодерновиннозлаковые и злаково-разнотравные (Festuca litvinovii, F. valesiaca, Poa botryoides, Cleistogenes squarrosa, Koeleria cristata, Fililfolium sibiricum, Haplophyllum dahurium, Cumbaria daurica, Melissitus ruthenicus и др.). В апреле-мае степная растительность представляет собой легковоспламеняеющийся материал на огромных пространствах, т. к., хотя вегетация и начинается в апреле, но интенсивный прирост зеленой массы наблюдается только с июня или июля.  В Даурии хорошо выражены 30-летние климатические циклы со сменой засушливой и влажной фаз приблизительно равной продолжительности [8], которые вызывают значительные изменения в экосистемах [12], в т. ч. влияют на распространение степных пожаров [10]. Исследование проводилось в 2012-2014 гг. – первые годы повышения количества осадков после череды сухих лет в охранной зоне Даурского заповедника, на невысоких равнинных террасах в окрестностях Торейских озер. Изучали воздействие повторного выжигания в 2014 г. после стихийного пожара 2012 г., сравнивая пять опытных площадок с контрольными, на основе стандартных геоботанических описаний и определения истинного проективного покрытия. Площадки были заложены вдоль границы пожара так, чтобы пара «опыт-контроль» располагалась в пределах сообщества, единого до пожара:

Stipa krylovii – Artemisia frigida – Allium polyrhizum

1. Stipa krylovii - Artemisia frigida – Leymus chinensis
2. Leymus chinensis - Stipa krylovii - Artemisia frigida
3. Stipa krylovii - Leymus chinensis – Melissitus ruthenicus
4. Leymus chinensis - Stipa krylovii

В первый же сезон после выжигания наблюдались изменения общего проективного покрытия и задернованности, высоты травостоя, запасов надземной фитомассы; оказалось, что после двукратного выжигания количественные различия между опытными и контрольным фитоценозами довольно значительны (табл. 1).

Таблица 1

Различие количественных признаков фитоценозов в парах площадок «опыт-контроль»

Примечание: в числителе указаны значения для варианта «контроль», в знаменателе – «опыт»

Общее проективное покрытие травостоя снижается, главным образом, за счет сгорания ветоши. Снижение задернованности связано с фрагментацией дерновин. Вертикальная структура травостоя в целом сохраняется – количество ярусов остается прежним, но высота всех ярусов травостоя сокращаются довольно существенно. По данным разных исследований, постпирогенные изменения абиотических факторов неблагоприятны для сохранившегося фитоценоза: снижаются запасы азота и зольных элементов [1], усиливается ветровая и водная эрозия; изменяется температурный режим почвы [11], что может быть причиной снижения продуктивности характеристик фитоценоза.

В литературе имеются сведения о влиянии пожаров на структуру степных фитоценозов вплоть до изменения видового состава [4; 5; 9]. В нашем опыте двукратное выгорание растительного сообщества не привело к смене состава видов высших сосудистых растений, но часть видов продемонстрировали снижение проективного покрытия, в то время, как некоторые увеличили участие в сложении травостоя (табл. 2).

Таблица 2

Проективное покрытие (%) видов на опытных и контрольных площадках

Наиболее заметно сократилось проективное покрытие плотнодерновинного злака Stipa krylovii, в меньшей степени – Achnatherum splendens. При горении плотных крупных дерновин злаков, содержащих большую массу горючего материала, зона горения заглубляется, приводя сильному повреждению дерновин. Во всех сообществах, но в меньшей степени, чем злаков, снизилось проективное покрытие полукустарничка Artemisia frigida, в связи с малым запасом сухих побегов, способных гореть.

Виды с подземными почками возобновления при повторяющихся пожарах получают конкурентное преимущество и могут увеличивать свое участие в сообществах. В нашем опыте это явление было зафиксировано для двух видов: Carex duriuscula и Cymbaria daurica после двукратного выжигания увеличили проективное покрытие, что, видимо, связано с ослаблением конкуренции со стороны других видов.

Результаты эксперимента хорошо согласуются с данными маршрутных исследований в разных районах Даурии, в ходе которых неоднократно было отмечено уничтожение ветоши, повреждение огнем дерновин злаков и осок нами. Этот очевидный эффект от пожара позволяет устанавливать факт степного пожара на протяжении двух-трех лет после него. Наши исследования показали, что выгорание плотнодерновинных растений на склонах сопок и увалов приводит к усилению эрозии почв, особенно песчаных, в результате чего уцелевшие дерновины начинают возвышаться над уровнем почвы на 1-6 см, становясь более уязвимыми для засух, выпаса домашних животных, пожаров. Показано было также, что одревесневающие растения – кустарники, полукустарники, полукустарнички, характерные для даурских степей, ? сильно повреждаются огнем, но имеют разный потенциал восстановления после пожара. По нашим наблюдениям полукустарник Artemisia gmelinii, кустарники Caragana stenophylla и C.microphylla в первый же вегетационный сезон после пожара образуют довольно обильную поросль. Полукустарнички с надземными безрозеточными побегами (Artemisia frigida) и кустарники без подземных почек возобновления (Armeniaca sibirica) восстанавливаются плохо и после повторяющихся пожаров заметно снижают обилие.

Таким образом, непосредственное воздействие огня на фитоценоз состоит в элиминации ветоши, фрагментации дерновин, повреждении надземных многолетних побегов одревесневающих растений, что приводит к снижению общего проективного покрытия, истинного задернения и, видимо косвенно – к уменьшению высоты травостоя. При повторяющихся пожарах происходит снижение участия в сообществе дерновинных злаков и перераспределение обилия в пользу геофитов. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Абатуров Б.Д., Кулакова Н.Ю. Роль выпаса животных и степных палов в круговороте азота и зольных элементов в степных пастбищных экосистемах // Арид. экосистемы, 2010. Т. 16, № 2 (42). С. 54-64.
2. Атлас Забайкалья. М.; Иркутск: Изд-во ГУГК, 1967. 176 с.
3. Вальтер Г. Общая геоботаника М.: Мир, 1982. 264 с.
4. Дулепова Б.И. Степи горной лесостепи Даурии и их динамика. Чита, 1993. 396 с.
5. Кандалова Г.Т. Влияние степных пожаров на настоящие и луговые степи // Степной бюл. 2007. № 23-24. С. 19-24.
6. Ландшафты Даурии. Потенциальный серийный трансграничный объект всемирного наследия (Российская Федерация и Монголия). М.: Энни, 2014. 62 с.
7. Лысенко Г.Н.. Влияние палов на изменение экотопических характеристик степных заповедников Украины // Вiсн. Одес. нац. ун-ту. 2008. Т. 13, вип. 4. Бiологiя. С. 82-86.
8. Обязов В.А. Изменение климата и гидрологического режима рек и озер в Даурском экорегионе // Проблемы адаптации к изменению климата в бассейнах рек Даурии. Чита : Экспресс-изд-во, 2012. С. 24-45. (Тр. Гос. прир. биосфер. заповедника «Даурский», вып. 5).
9. Опарин М.Л., Опарина О.С. Влияние палов на динамику степной растительности // Поволж. экол. журн. 2003. № 2. С. 158-171.
10. Ткачук Т.Е. Динамика площадей степных пожаров на юге Забайкальского края в первом десятилетии XXI века // Уч. зап. ЗабГУ. Сер. Естеств. науки. 2015. № 1(60). С. 72-79.
11. Ткачук Т.Е., Гагаркина С.В. Пирогенное воздействие на травянистые фитоценозы в Даурии // Современные проблемы экологической безопасности трансграничных регионов. Новосибирск: Наука, 2013. 320 с.
12. Simonov E., Goroshko O., Egidarev E., Kiriliuk O., Kiriliuk V., Kochneva N., Obyazov V., Tkachuk T. Adaptation to climate change in the river basins of Dauria: ecology and water management. Beijing: People's Daily Press, 2013. 104 p.