ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ЗАЛЕЖАХ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО ЗАПОВЕДНИКА
В Центрально-Черноземном заповеднике (ЦЧЗ), который состоит из 6 участков, расположенных в разных районах Курской области, залежи имеются на 5 участках, их общая площадь 567 га, что составляет более 10% от площади заповедника (5287,4 га).
Максимальное расстояние между изучаемыми залежами разных участков ЦЧЗ составляет более 100 км, но все они лежат в пределах одной ботанико-географической Среднерусской (Верхнедонской) подпровинции Восточноевропейской лесостепной провинции [9]. По дробному ботанико-географическому районированию, разработанному для Центрально-Черноземной области [7], все наши объекты исследований лежат в Старо-Оскольском районе, который является частью Курского округа дубрав и дерновинно-разнотравных степей.
В пределах одного и того же ботанико-географического района и в сходных условиях местообитания сукцессии одинакового типа и вызванные аналогичными факторами протекают сходным образом. Однако сукцессионные ряды всегда варьируют как в темпах прохождения стадий, так и в видовом составе растений [1]. Изучение этого варьирования и является одной из наших задач. Залежи ЦЧЗ отличаются по возрасту (3-10, 30, 60 лет), площади (от 1,5 га до 290 га), находятся в разных условиях (плакоры, склоны; разное окружение и т.д.), восстанавливаются естественно и искусственно, с применением косимого и некосимого режимов.
При изучении залежей нам пришлось столкнуться с некоторыми трудностями. Особо охраняемые природные территории (ООПТ) являются единственными местами, где можно проводить долговременные исследования, не опасаясь, что объект будет утрачен из-за нового с/х освоения; однако для ООПТ более традиционны исследования эталонных природных комплексов, в то время как нарушенным системам внимания уделялось значительно меньше. В связи с этим на местности по прошествии многих лет далеко не всегда можно точно установить былые границы пахоты, т.к. они специально не фиксировались. Отсутствуют или очень скудны данные по предшествующим стадиям восстановления. Редко удается восстановить историю землепользования для каждого конкретного участка (сколько лет использовался под пашню, какова была последняя культура и т.д.). Не всегда даже на ООПТ представлены целинные участки, которые могли бы выступать природными эталонами лугово-степных сообществ, при сравнении с которыми можно оценить результаты восстановления залежей. Препятствием может выступать отсутствие объективных методов исследования, тогда, даже при наличии материалов предыдущих обследований, возникают сомнения в правомерности сравнений.
Залежи ЦЧЗ обследовались нами в 1999-2002 гг. При изучении флоры и растительности проводились работы на постоянных пробных площадях (ППП) по 100 м2, детально-маршрутные исследования, оценка проективного покрытия видов на площадках в 0,25 м2, учеты генеративных побегов аспектирующих видов. Для обеспечения возможности сравнения проводились параллельные исследования с применением тех же методов в целинной степи на сходных экотопах (это оказалось возможным только на Казацком и Стрелецком участках).
Кратко охарактеризуем основные объекты исследований и приведем некоторые выводы по восстановлению растительности, которые носят пока предварительный характер.
60-летняя залежь под названием «Дальнее поле» находится на Казацком участке ЦЧЗ, её площадь 290 га, из них 164,3 га в режиме абсолютного заповедания (РАЗ) с 1949 г., т.е. никакого вмешательства со стороны человека – ни кошения, ни выпаса; остальная площадь в сенокосном режиме (с 1949 г. по 1959 г. – ежегодное кошение, с 1960 по 1991 г. – режим сенокосооборота с четырехлетней ротацией – РЧК, т.е. три года подряд косится, на четвертый – отдыхает, с 1992 г. – сенокосооборот с пятилетней ротацией – РПК). Залежь занимает плакоры и пологий склон южной экспозиции к степному Барыбину логу, через который соединяется с целинной Казацкой степью.
Казацкая залежь по своим размерам, возрасту, близости к целинной степи, длительной практике применения здесь двух режимов содержания травостоев с четким разграничением участков представляет исключительно интересный объект для изучения восстановления лугово-степной растительности. По ней имеются материалы за разные годы, что позволило восстановить ход демутации растительности [4].
Данные, полученные нами на Казацком участке, показывают значительные отличия результатов восстановления растительности при косимом и некосимом режимах, свидетельствуют о высоком видовом богатстве залежных стационаров, существенном сходстве доминантов и флористического состава в целом косимых участков залежи и косимой целины. Однако сохраняются и некоторые отличия: на залежи заметно ниже флористическая насыщенность на 100 м2, меньше константных видов, больше древесно-кустарниковых растений, выше доля сорных и лесных видов, отсутствует целый ряд степных растений, характерных для целинной степи, что особенно видно ранней весной, когда залежь выглядит заметно беднее целины.
Видимо, для такой большой площади, как залежь «Дальнее поле» Казацкого участка (290 га), даже 60-летний период оказался недостаточным для полного восстановления. Кроме того, отсутствие непосредственного контакта с целинной плакорной степью (залежь соединяется с Казацкой степью через степной лог, который довольно сильно зарос кустарниками и деревьями) осложняет распространение семян степных растений и замедляет ход демутации. Большая площадь абсолютно заповедных участков на «Дальнем поле» (56,7% от общей площади залежи) и чересполосица режимов способствует проникновению лесных (в том числе древесно-кустарниковых видов) не только на некосимые, но и на косимые участки залежи.
30-летние залежи имеются на трех участках ЦЧЗ (Стрелецкий, Букреевы Бармы, Баркаловка).
На Стрелецком участке залежь площадью 1,5 га лежит на плакоре и непосредственно граничит с целинной Стрелецкой степью, поддерживалась сначала в режиме РЧК, с 1991 г. – режим сенокосооборота с десятилетней ротацией и выпасом крупного рогатого скота по отаве.
Стрелецкая залежь также является примером успешного восстановления лугово-степной растительности. Здесь в настоящее время сформировалась флористически богатая, красочная полидоминантная луговая степь, хотя залежь в целом все еще прослеживается на местности из-за несколько большего обилия вейника наземного. Условия, в которых она оказалась, видимо, можно признать идеальными для восстановления: непосредственный контакт на значительном протяжении периметра с целинной степью хорошей сохранности, небольшая площадь самой залежи, применение сенокосного режима. Помимо указанных благоприятных факторов, возможно, определенный положительный вклад вносит практикующийся с 1991 года выпас КРС по отаве, причем, скот свободно переходит сюда с целины, способствуя переносу семян и тем самым выравниванию не только флористического состава, но и видовой насыщенности. Перевод в залежь здесь был осуществлен после посева клевера, что также признается положительным, т.к. подавляет бурьянистую стадию восстановления и позволяет с первого же года применять кошение. Совокупность всех этих факторов и обеспечила успешное и относительно быстрое восстановление. Именно на Стрелецкой 30-летней залежи, а не на Казацкой 60-летней, по результатам изучения стационарных пробных площадей обнаружилось наибольшее сходство с сопредельной целинной степью по таким параметрам: общий флористический состав, флористическая насыщенность, константность видов, распределение видов по эколого-фитоценотическим группам и основным биоморфам. Однако как на самой целинной степи, так и на залежи обилие ковыля перистого невысокое; режим интенсивного отчуждения фитомассы (покос девять лет подряд из десяти и выпас по отаве), видимо, угнетает его так же, как и ежегодно косимый режим.
На участке Баркаловка имеются 30-летние залежи общей площадью около 18 га. Основной объект исследований – самая большая из них площадью около 10 га, расположенная на водораздельной поверхности с легким уклоном на юг. Она оказалась в окружении леса и кустарниковых зарослей, почти отгораживающих ее от расположенных рядом в логу Городное степных растительных сообществ, с момента перевода пашни в залежь здесь не проводились никакие режимные мероприятия, т.е. практикуется РАЗ, но дернина регулярно нарушается деятельностью кабанов. Все эти факторы неблагоприятны для восстановления степной растительности, хотя почвенные характеристики пригодны для её произрастания (почвы представлены черноземом маломощным, часто высоко вскипающим, на элювии меловых отложений [3]. На всей площади заметно широкое участие древесно-кустарниковых растений, отмечается большое количество сорно-луговых видов, в том числе немало и одно-двулетников, присутствие которых, видимо, обусловлено нарушением целостности дернины кабанами. Тем не менее представлены и степные виды (Stipa pennata, Falcaria vulgaris, Aster amellus, Bupleurum falcatum и др.). В целом преобладают: Calamagrostis epigeios, Poa angustifolia, Galium mollugo, Origanum vulgare и др. В настоящее время растительность можно охарактеризовать, как остепненный луг. Условия благоприятствуют развитию восстановительного процесса в лугово-лесном направлении.
На участке Букреевы Бармы залежи занимают 32 га, в том числе один крупный массив в 20 га, где проводятся основные исследования, занимает плакор и склон южной экспозиции. Эта земля распахивалась до начала 70-х годов, затем здесь были посеяны многолетние культуры (эспарцет, люцерна), и залежь выкашивалась до середины 80-х годов. После присоединения к заповеднику в 1986 г. установлен РАЗ. Восстановление растительности на плакоре и склоне идет разными путями. Плакор характеризуется развитием типичного высоко вскипающего среднемощного чернозема, а на склоне – чернозем маломощный на меловых отложениях с неполно развитым профилем вскипающий с поверхности [3]. Южная экспозиция и близкое к поверхности залегание мела определяют значительно более ксерофитные условия, чем на плакоре, что, в свою очередь, сказывается на растительности. На плакоре идет внедрение древесно-кустарниковых и мезофильных травянистых растений, т.е. процесс идет в направлении восстановления лесо-луговых сообществ, что характерно, в целом, для всех плакорных залежей в РАЗ. На склоне преобладают степные плотнодерновинные злаки (Stipa pennata, Festuca valesiaca), т.е. восстановилась степь более ксерофильного облика, чем зональная; здесь меньше флористическая насыщенность, снижена роль красочного разнотравья, невысокое проективное покрытие травостоя, но отмечены растения, которые на других залежах ЦЧЗ не встречены: Polygala sibirica, Crambe tataria, Echinops ruthenicus и др.
Мы отмечали [10, 11], что для выборок, равных по площади, общее количество видов сосудистых растений на залежи (Стрелецкий, Казацкий участки) по сравнению с сопредельной целиной может быть даже больше, но при этом подчеркивали, что залежи обеднены многими редкими степными растениями, имеющими особый статус (виды из Красной книги Курской области, 2001). Среди видов, которые не встречены на залежах, но имеются на сопредельной целине, в первую очередь следует выделить низкорослые немногочисленные на самой целине виды с семенами, не имеющими специальных приспособлений для дальнего расселения (Hyacinthella leucophaea, Gagea erubescens, Adonis vernalis, Iris aphylla, Carex humilis), но есть и виды, отсутствие или крайне низкое участие которых на залежах, трудно объяснить (Delphinium cuneatum, Serratula lycopifolia, Anthericum ramosum). Всё более детальные и тщательные наблюдения на залежах, когда исследования не ограничиваются только стационарными пробными площадями, но охватывают детально-маршрутными исследованиями всю площадь залежи, ежегодно сокращают количество видов, не отмеченных на залежах. Так, уже удалось обнаружить, правда в единичных экземплярах, Delphinium cuneatum на Стрелецкой (Сз) и Казацкой (Кз) залежах, Adonis vernalis на Сз, Кз и на залежи участка Букреевы Бармы, Anthericum ramosum и Iris aphylla на Сз и т.д. Видимо, в перспективе флористический состав и растительность залежей и целины будут всё более сближаться (для сравнимых участков): станут более близкими показатели видовой насыщенности, т.е. улучшится «упаковка» видов, выровняются соотношения видов по обилию и т.д. Однако, есть вероятность, что отдельные виды так и не смогут в силу каких-то причин вернуться на залежи. В таком случае за ними можно будет признать роль индикаторов: их присутствие будет показателем того, что степь ранее никогда не распахивалась, т.е. является целинной (это утверждение, однако, не работает в другую сторону, т.е. их отсутствие не может являться доказательством не целинного характера степи, т.к. может быть следствием других причин: перевыпас или, напротив, абсолютно заповедный режим и т.п.). На такую индикаторную роль претендует в настоящее время осока низкая (Carex humilis). Впервые отметил это В.Н. Хитрово [2]. Мы пока действительно нигде на залежах не отмечали этот вид, хотя, например, в Стрелецкой целинной степи осока низкая встречается вблизи от границы залежи.
Залежи в возрасте 3-10 лет представлены на Зоринском участке ЦЧЗ, где занимают более 200 га. В 1999-2001 гг. на них (с учетом возраста и последней сельскохозяйственной культуры) были заложены 5 ППП по 100 м2 для многолетнего слежения за динамикой флоры и растительности. Возможность обогащения видового состава этих залежей за счет естественного заноса семян степных растений весьма ограничена, т.к. нераспаханные участки остепненных лугов очень малы, степные растения на них представлены обедненным набором и в малом обилии, занос затруднен из-за сложной конфигурации залежей, перемежающихся с заболоченными западинами, осиновыми «кустами» и лесопосадками [5]. Большая часть залежей 8-10 лет находится в стадии корневищных злаков (Elytrigia repens, Poa angustifolia, P. compressa) со значительным участием полусорного многолетнего разнотравья (Artemisia vulgaris, Achillea millefolium, Cirsium setosum, Taraxacum officinale и т.д.); они низко продуктивны, не привлекают потребителей сена и, в основном, не выкашиваются.
Для создания более благоприятных условий восстановления степной растительности на залежах и пашне Зоринского участка в 1999 г. сотрудниками заповедника был проведен эксперимент на 6 га по реставрации степей с использованием травяно-семенной смеси (ТСС) с целинной Стрелецкой степи, за ходом которого установлены многолетние наблюдения, для чего заложены 4 ППП по 100 м2, а также проводятся наблюдения по всей экспериментальной площади [6]. Предварительные выводы по эксперименту на Зоринском участке можно сформулировать так:
Многократное внесение в 1999 г. травяно-семенной смеси с целинной Стрелецкой степи на площадь эксперимента, осуществленное в двух вариантах: на пашню и на люцерновую залежь, дало заметные результаты лишь на пашне.
За три года после внесения ТСС на пашню были обнаружены экземпляры около 80 видов растений, о которых есть основания говорить, что они появились из внесенного материала. Из них такие виды как Bromopsis riparia, Koeleria cristata, Linum perenne, Onobrychis arenaria стали довольно массовыми, хорошо цветут и плодоносят. Основное разнообразие взошедших растений концентрируется в полосе, где помимо внесения ТСС, производился ещё посев собранных вручную семян.
Первые экземпляры ковыля перистого (Stipa pennata) начали вступать в генеративную фазу в 2002 г. Молодые дерновинки в первый год плодоношения дали только по одному генеративному побегу. В целинной Стрелецкой степи семена ковыля в 1999 г. собирались вручную и сеялись без всякой предварительной подготовки: большая часть была просто «пущена по ветру», меньшая – слегка прикапывалась.
Однолетние сорняки сократили свое присутствие как по количеству видов, так и по обилию, но в связи с тем, что перед внесением ТСС не было проведено предварительно никаких специальных мероприятий по борьбе с многолетними сорняками, на пашне весьма обилен пырей ползучий (Elytrigia repens).
Как показывает наш опыт, не имело особого смысла проводить скашивание целинной степи и внесение ТСС в поздние сроки (сентябрь-октябрь), это лишь существенно обогатило травостой легко размножающимися позднецветущими луговыми видами из семейства сложноцветных (особенно много Centaurea jacea, C. scabiosa, Solidago virgaurea, Picris hieracioides), что не соответствует имеющемуся в целинной степи соотношению видов; это в свою очередь ведёт к снижению качества сена и делает участок непривлекательным для потребителей, оставляя открытым вопрос поддержания режимного сенокошения как необходимого условия успешного восстановления степной растительности.
Окончательные итоги по эксперименту подводить ещё рано. Исследования на залежах пяти участков ЦЧЗ планируется продолжать.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александрова В.Д. Изучение смен растительного покрова // Полевая геоботаника. Т. 3. – М.-Л.: Наука, 1964. – С. 300-447.
2. Алехин В.В. Очерк растительности и ее последовательной смены на участке «Стрелецкая степь» под Курском // Тр. СПб. о-ва естествоиспытателей, отд. ботаники. Т. 40. Вып, 1. 1909. – С. 1-112.
3. Бойко О.С. Химическая и биоэнергетическая характеристика почв залежей и целинных степей участков Букреевы Бармы, Баркаловка, Стрелецкий, Казацкий // Растительный покров Центрально-Черноземного заповедника: Тр. Центр.-Черноземн. гос. заповедника. Вып. 18. – Тула, 2001. – С. 279-294.
4. Восстановление и режим сохранения луговых степей в Центрально-Черноземном биосферном заповеднике / Н.А. Малешин, Н.И. Золотухин, Т.Д. Филатова и др. // Степной бюллетень. Осень 2000. № 8. – С. 26-29.
5. Золотухин Н.И., Полуянов А.В., Филатова Т.Д. Растительность залежей Зоринского участка Центрально-Черноземного заповедника // Природные условия и биологическое разнообразие Зоринского заповедного участка в Курской области: Тр. Центр.-Черноземн. гос. заповедника. Вып. 17. – Тула, 2001. – С. 200-221.
6. Золотухин Н.И., Филатова Т.Д. Эксперимент по восстановлению степной растительности на Зоринском участке Центрально-Черноземного заповедника // Там же. – С. 187-199.
7. Камышев Н.С. Опыт нового ботанико-географического районирования центрально-черноземных областей // Ботан. журн. 1964. Т. 49. № 8. – С. 1133-1146.
8. Красная книга Курской области. Т. 2. Редкие и исчезающие виды растений и грибов / Отв. ред. Н.И. Золотухин / Составители: Золотухин Н.И., Золотухина И.Б., Игнатов М.С., Полуянов А.В., Попова Н.Н., Прудников Н.А., Сошнина В.П., Филатова Т.Д. – Тула, 2001. – 168 с.
9. Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. – Л.: Наука, 1991. – 145 с.
10. Филатова Т.Д., Золотухин Н.И., Золотухина И.Б., Собакинских В.Д. Растительность залежей Центрально-Черноземного заповедника // Растительный покров Центрально-Черноземного заповедника: Тр. Центр.-Черноземн. гос. заповедника. Вып. 18. – Тула, 2001. – С. 23-81.
11. Филатова Т.Д., Золотухин Н.И., Золотухина И.Б., Собакинских В.Д. Сравнительное изучение растительности целинных степей и залежных участков Центрально-Черноземного заповедника // Изучение и охрана природы лесостепи: Мат-лы. научн.-практ. конф., посв. 120-летию со дня рождения В.В. Алехина (пос. Заповедный, Курская обл., 17 января 2002 г.). – Тула, 2002. – С. 43-47.