УДК 633.2.03

DOI: 10.24412/cl-36359-2021-313-319

СТРУКТУРА НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ СОЛОНЦЕВАТЫХ СТЕПЕЙ СЕВЕРНОЙ КУЛУНДЫ ПРИ СНИЖЕНИИ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

STRUCTURE OF THE ABOVEGROUND PHYTOMASS OF SOLONETZIC STEPPES OF THE NORTHERN KULUNDA WITH DECREASING ITS  ECONOMIC USE

Г.К. Зверева^1,2

G.K. Zvereva^1,2

¹ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный педагогический университет», Новосибирск, Россия

²Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, Краснообск, Новосибирская область, Россия

¹Novosibirsk State Pedagogical University, Novosibirsk, Russia

²Siberian Federal Scientific Center of Agro-Bio Technologies of the Russian Academy of Sciences, Krasnoobsk, Novosibirsk region, Russia

E-mail: labsp@ngs.ru

Аннотация. Состояние растительности и продуктивность солонцеватых степей изучены в 2013-2020 гг. на примере 24 сообществ, находящихся на разных стадиях пастбищной дигрессии и расположенных в северной части Кулунды в пределах Новосибирской области. Показано, что основная часть степных сообществ находится в режиме заповедования в течение разного периода или слабого выпаса. Между сообществами в условиях заповедования и умеренного выпаса выявлены достоверные различия по запасам надземной фитомассы и подстилки. 

Ключевые слова: Северная Кулунда, пастбищная дигрессия, надземная фитомасса, ветошь, подстилка.

Abstract. The state of vegetation and productivity of solonetzic steppes were studied in 2013-2020 on the example of 24 plant communities that were at different stages of pasture digression and located in the northern part of Kulunda within the Novosibirsk region. It is shown that the main part of steppe communities is in the protective management for different periods or weak grazing. Significant differences in the reserves of aboveground phytomass and plant litter were revealed between the communities under the conditions of protective regime and moderate grazing.

Keywords: Northern Kulunda, pasture digression, overground phytomass, dead grass, plant litter.

Видовое разнообразие и структура надземной фитомассы луговых и степных сообществ во многом зависят от хозяйственного использования травостоя. Известно, что на продукцию степных пастбищ негативное влияние оказывают как усиленная пастьба животных, так и заповедный режим [6, 20, 7, 13, 1 и др.]. При интенсивной пастбищной нагрузке отмечается снижение запасов зеленой массы всех хозяйственно-ботанических групп, преимущественно, за счет сокращения доли ценных кормовых растений, при этом уменьшается масса ветоши и подстилки. Изоляция от выпаса приводит к избыточному накоплению надземной мортмассы и перестройке структуры степного сообщества, обусловленной угнетением и часто отмиранием основных видов растений, преимущественно злаков, деградация сопряжена со снижением запасов живой надземной массы.

Умеренный выпас изменяет соотношение мортмассы и живой надземной фитомассы, но слабо влияет на общую продукцию фитоценозов [11, 19]. Так, умеренная пастбищная нагрузка сообществ настоящих степей Южного Урала способствовала уменьшению массы зеленых побегов на 10% и небольшому возрастанию подстилки за счет вытаптывания травостоя [14].

Северная часть Кулундинской степи располагается на юго-востоке Западно-Сибирской равнины в пределах Обь-Иртышского междуречья. В настоящее время в связи с сократившимся поголовьем скота пастбищная нагрузка на степи снизилась и стала неравномерной, часть пастбищ находится в режиме временного заповедования. В условиях мониторинга за их состоянием при оценке продукционных процессов большое значение имеет динамика и структура надземной фитомассы.

Некоторые аспекты состояния растительности на степных пастбищах Северной Кулунды нами рассмотрены ранее [10], задачей настоящей работы было оценить запасы и структуру надземной фитомассы солонцеватых степей этого района в современных хозяйственных условиях.  

Объекты и методы. Изученная территория относится к Баган-Карасукской озерно-аллювиальной низменной равнины, она отличается сложным гривным рельефом и располагается на юго-западе Новосибирской области. Для района характерен пестрый почвенный покров, лугово-черноземные солонцеватые почвы и лугово-степные солонцы формируются на повышенных элементах рельефа, солончаковатые почвы и солоди отмечаются в западинах [16, 15]. Климат Северной Кулунды резко континентальный с годовой суммой осадков 290–300 мм. По влагообеспеченности и температурному режиму район относится к теплому засушливому агроклиматическому подрайону. В связи с пестротой почвенного покрова растительность отличается комплексностью и неоднородностью. Так, на глубокосолонцеватой почве развиты злаковые степи, на среднестолбчатых солонцах распространены типчаково-полынные и полынно-солонечниковые ассоциации, на солончаках наиболее часто встречаются лебедовые группировки с Halimione verrucifera (M. Bieb.) Aellen [5]. Т.А. Вагиной [4] растительность Северной Кулунды рассматривалась как вторичная степь, подзона разнотравно-типчаково-ковыльных степей.

Исследования состояния и продуктивности травостоя проводили в 2013-2020 гг. на примере 24 сообществ солонцеватых степей, находящихся на разных стадиях пастбищной дигрессии и расположенных в северной части Кулунды в пределах Новосибирской области (таблица 1). Различали 4 стадии пастбищной дигрессии: I – естественное состояние растительности при незначительном выпасе; II – начальные стадии угнетения травостоя при постоянном выпасе; III – угнетение травостоя при усиленном выпасе; IV – сбой (толока) [6]. Запасы надземной массы определяли укосным методом с помощью учетной площадки размером 0,25 м² в 10-кратной повторности. В надземной фитомассе (НФМ) выделяли живую (зеленую) фитомассу (живая НФМ) и надземную мортмассу (НММ), состоящую из ветоши и подстилки [3, 2].

Таблица 1. Изученные сообщества солонцеватых степей Северной Кулунды

Названия видов растений приведены по «Конспекту флоры Азиатской России: Сосудистые растения» [12]. Количественные признаки обработаны статистически общепринятыми методами с помощью пакета компьютерных программ Snedecor и STATISTICA 6 [22, 17]. Различия между показателями определялись по критерию Стьюдента.

Результаты исследований. Сокращение поголовья скота в Северной Кулунде в последние десятилетия привело к снижению пастбищной нагрузки на степи, так что основная часть природных кормовых угодий стала находиться в режиме слабого или умеренного выпаса, или же в условиях кратковременного заповедования.

Основу травостоя рассматриваемых сообществ солонцеватых степей составляют мелкодерновинные злаки, в первую очередь, Festuca pseudovina Hack. ex Wiesb. и Koeleria cristata (L.) Pers., также виды Puccinellia Parl. и Leymus Hochst. Разнотравье представлено преимущественно Galatella biflora (L.) Nees, Limonium coralloides (Tausch) Lincz., L. gmelinii (Willd.) Kuntze, Plantago cornuti Gouan и P. salsa Pall., а также Artemisia glauca Pall. ex Willd. и A. pontica L. Среди полукустарников и полукустарничков более всего Halimione verrucifera (M. Bieb.) Aellen, Artemisia frigida Willd., A. nitrosa Web. ex Stechm. и Bassia prostrata (L.) Scott. Бобовый компонент незначителен и состоит преимущественно из Glycyrrhiza uralensis Fisch. и видов Melilotus Mill., изредка встречается Medicago falcata L. В травостое степей часто выражена комплексность, обусловленная разной степенью засоления почвы.

Надземная фитомасса определялась в июле, в это время из-за жаркой погоды и дефицита влаги в почве наблюдалось сильное выгорание степной растительности, в первую очередь, за счет Festuca pseudovina и Koeleria cristata, также подсыхали генеративные побеги у видов Puccinellia. Запасы надземной массы без подстилки колебались в широких пределах – от 7 до 54 ц/га возд.-сух. массы. В сообществах, находившихся в состоянии заповедывания, этот диапазон составил 14-54 ц/га, при слабом выпасе – 7-24 ц/га, а при умеренном хозяйственном использовании – 8-18 ц/га возд.-сух. массы (рисунок 1). При этом выявились достоверные различия при p<0,05 по содержанию НФМ без подстилки между сообществами в условиях заповедования и умеренного выпаса.

К июлю запасы подстилки в ценозах изменялись от 1 до 26 ц/га возд.-сух. массы. Отметим, что на открытых пространствах она частично выдувается при сильном ветре. На заповедных участках ее содержание составило 8-26 ц/га, при слабом выпасе – 3-34 ц/га, а при умеренной пастбищной нагрузке – 1-5 ц/га возд.-сух. массы. При умеренном выпасе наблюдается достоверное снижение накопления подстилки по сравнению с другими вариантами.

В условиях кратковременного заповедования и слабого выпаса доля подстилки в составе НФМ была близка и составила 22-68%. Отметим, что в июле в условиях заповедования сухой и настоящей степей в Казахстане подстилка составляла 22,8-63,5% [21, 18], что близко к нашим данным. На II стадии пастбищной дигрессии подстилка занимает от 7 до 33% от НФМ.

В структуре НФМ без подстилки весовое участие злаков достигает до 80-90%, доля разнотравья колеблется от 13 до 68%, полукустарники и полукустарнички составляют 13-65%, а осоки – от 1-3 до 20%. Под воздействием выпаса происходит снижение массы злаков, при этом достоверные различия при p<0,05 получены между заповедными участками и находящимися на II стадии пастбищной дигрессии (рисунок 2). По массе разнотравья и полудревесных растений не было выявлено достоверных различий.

Более детальное рассмотрение структуры надземной фитомассы в отдельных сообществах показало, что значительную ее часть представляет надземная мортмасса (рисунок 3). Так, на заповедных участках НММ составляет 37-67% от НФМ, при этом доля ветоши – 5-11%. При слабом выпасе также велико участие НММ – 49-58% от НФМ, весовое участие ветоши колеблется от 5 до 23%.

Накопление ветоши в травостое зависит от наличия ветров, большое значение имеет также видовое разнообразие злаков. На примере разнотравно-житняково-типчаковой степи, расположенной в Центральной Кулунде, показано, что после четырех лет ее изоляции запасы ветоши увеличились в 4 раза, а подстилки – в 1,4 раза по сравнению с выпасаемым участком [9]. В караганово-осоково-овсецовой степи в Центральной Туве, находящейся под воздействием зимнего выпаса овец, доля ветоши в травостое составляла 15,7% [8]. В нашем случае по накоплению ветоши различий между заповедными участками и находящимися в условиях слабого выпаса не обнаружено.

В целом, надземная фитомасса солонцеватых степей при заповедном режиме изменялась от 26 до 75 ц/га, в сообществах при воздействии слабого выпаса она составила 11-51 ц/га, а при умеренном хозяйственном воздействии – 10-22 ц/га возд.-сух. массы. На фоне снижения надземной фитомассы при возрастании пастбищной нагрузки, достоверные различия по ее запасам выявляются между участками в условиях заповедования и умеренного выпаса.

Таким образом, состояние растительности солонцеватых степей Северной Кулунды свидетельствует о том, что основная часть степных сообществ находится в режиме заповедования в течение разного периода или слабого выпаса. В связи с этим на большей территории Северной Кулунды возможно усиление хозяйственной нагрузки на природные пастбища. При этом следует учитывать, что к июлю злаки представляют в основном ветошные корма, поэтому основную нагрузку скота на пастбище лучше давать в поздневесенний и раннелетний периоды. В зависимости от погодных условий возможно проводить также небольшой выпас в позднелетний период.

Список литературы

1. Абатуров Б.Д., Нухимовская Ю.Д. Опыт количественной оценки продукции надземной фитомассы и ее составляющих на степном пастбище // Аридные экосистемы. 2013. Т. 19, № 4 (57). С. 14-22.

2. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.

3. Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Особенности функционирования травяных экосистем в сравнении с лесными и пустынными // Математическое моделирование в экологии. М.: Наука, 1978. С. 65-100.

4. Вагина Т.А. Луга Барабы. Ч. I. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1962. 197 с.

5. Вандакурова Е.В. Растительность солонцево-солончакового комплекса Северной Кулунды, ее состояние, пути рационального использования и улучшения // Растительность степной и лесостепной зон Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1963. С. 188-210.

6. Горшкова А.А. Основные черты пастбищной дигрессии в степных сообществах Сибири // Сибирский вестник с.-х. науки. 1983. № 4. С. 51-54.

7. Горшкова А.А., Монгуш Л.Т. Степные пастбища Центральной Тувы (Улуг-Хемская котловина). Кызыл: Тувинск. кн. изд-во, 1992. 109 с.

8. Дымина Г.Д. Продуктивность степных сообществ Центральной Тувы // Степная растительность Сибири и некоторые черты ее экологии. Новосибирск: Наука, 1982. С. 86-94.

9. Елесова Н.В. Антропогенные трансформации кормовых угодий Центральной Кулунды и проблемы их восстановления: автореферат дис. ... канд. биол. наук. Барнаул, 1997. 21 с.

10. Зверева Г.К. Состояние растительности на природных кормовых угодьях Северной Кулунды при снижении пастбищной нагрузки // Принципы и способы сохранения биоразнообразия: материалы V Междунар. науч. конф. Йошкар-Ола, 2013. Часть II. С. 30-34.

11. Злотин Р.И., Ходашова К.С., Казанская Н.С., Грузнова И.В., Снегирева Е.В. Антропогенные изменения экосистем настоящих степей // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1979. № 5. С. 5-18.

12. Конспект флоры Азиатской России: Сосудистые растения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 640 с.

13. Курбатская С.С. Изменение структуры и запаса растительного вещества на мониторинговых участках степных экосистем // Новые исследования Тувы. 2009. № 4. С. 209-224.

14. Морозова Л.М. Запасы и структура надземной фитомассы степных сообществ Южного Урала в связи с их пастбищной деградацией // Структура, продуктивность и динамика растительного покрова. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 3-16.

15. Почвы Новосибирской области / Р.В. Ковалев. Новосибирск: Наука, 1966. 422 с.

16. Селяков С.Н. Условия развития и общая характеристика солонцов Барабы и Северной Кулунды // Вопросы освоения солонцов Кулунды и Барабы. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1962. С. 5-43.

17. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.

18. Титлянова А.А. Сухая степь Казахстана, Целиноградская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2018. С. 70-78.

19. Титлянова А.А., Френч Н.Р., Злотин Р.И., Шатохина Н.Г. Антропогенная трансформация травяных экосистем умеренной зоны. Сообщение 1 // Известия АН СССР. Сер. биол. наук. 1983. Вып. 2, № 10. С. 9-22.

20. Хакимзянова Ф.И. Сукцессии восстановления в настоящей степи Хакасии // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Новосибирск: Наука, 1988. С. 42-49.

21. Шатохина Н.Г. Настоящая степь Казахстана, Целиноградская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2018. С. 46-55.

22. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1984. 288 с.