СОСТАВ, СТРУКТУРА, ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ БАЛКИ ТАЛОВАЯ (КАМЕННАЯ СТЕПЬ)

COMPOSITION, STRUCTURE AND PRODUCTIVITY OF PLANT COMMUNITIES OF TALOVAYA STEEP BANK (KAMENNAYA STEPPE)

Т.И. Казанцева, Н.И. Бобровская, Е.А. Ершова

T.I. Кazantseva, N.I. Bobrovskaya, E.A. Ershova 

Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук

(Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 2) 

Komorov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences

(Russia, 197376, Saint-Petersburg, Prof. Popova St., 2)

e-mail: bulgancum@gmail.com

Исследования состава, структуры и продуктивности растительных сообществ проводились в сообществах луговой степи заказника «Каменная степь» (1980-1982, 2006). Режим использования – постоянный выпас, что во многом определяет особенности развития растительности.

We studied the composition, structure and productivity of plant communities (1980-1982, 2006) on the meadow steppe in «Kamennaya steppe» reserve. Regime of use (permanently pasture) significantly determines the characteristics of the vegetation.

Изучение растительности луговых степей проводилось на территории НИИСХ им. В.В. Докучаева, на водоразделе левых притоков Дона – Битюга и Хопра. По ботанико-географическому районированию луговые степи «Каменной степи» относятся к Среднерусской лесостепной подпровинции, Восточно-европейской лесостепной провинции [7]. Их изучали многие учёные [1-6, 8-11].

Климат «Каменной степи» континентальный. Он характеризуется резкими колебаниями температуры воздуха, а также – осадков. Среднегодовое количество осадков (1946-2010 гг.) для этой территории составляет 490 мм, а температура воздуха – +6,2°С[1]. За последнее десятилетие XXI века сумма осадков увеличилась почти на 80 мм, а температура воздуха – на 2°С, в сравнении с началом XX века. Индекс сухости для территории «Каменной степи» составляет 1,17. В 50-60-ые гг. XX века эта величина была выше (1,35), а в 80-90-е годы – она уменьшилась (1,09). Изменения климатических условий, особенно за последние 30-40 лет, оказывают существенное влияние на трансформацию растительности луговых степей. В годы наблюдений (1980-1982, 2006) среднегодовая сумма осадков составила почти 600 мм. Климатические условия для развития растительности были благоприятными.

Объекты и методика исследований

Объектами исследований является экспериментальный участок естественной растительности балки Таловой. Стационарные наблюдения проводила Пащенко А.И. в 80-х гг. прошлого века. Режим использования – выпас и сенокошение. Наши исследования и архивные данные (1980-1982, 2006 гг.) позволили проследить динамику изменений состава видов, участие основных жизненных форм [5] растительных сообществ по проективному покрытию, а так же продуктивность. В сообществах закладывались пробные площади (10 х 10 м²), проводились подробные геоботанические описания. Для характеристики видового состава, проективного покрытия закладывали по 10 площадок (1 м²), а для определения надземной массы повторность составляла 1-5. Срезанную надземную массу разбирали по видам, высушивали в сушильном шкафу при t +105°С, а затем абсолютно сухую массу взвешивали. Проведена математическая обработка с помощью программы Exsel.

Результаты исследований

В 1980 г. (сентябрь) на экспериментальном участке подробно изучен состав видов и жизненных форм, структура и  продуктивность. Сообщество типчаково-лапчатковое (Potentilla humifusa + Festuca valesiaca)[2]. Почвы представляют собой чернозем обыкновенный, среднесмытый. Общее проективное  покрытие травостоя составляет 59%, видовая  насыщенность  на 1 м ² – 21, на 100 м ² – 44. Аспект травостоя к этому моменту был буровато – зеленый, от подсыхающих растений. Доминант – Potentilla humifusa, с проективным покрытием 29, содоминант –  Festuca valesiaca (11%). В данном сообществе по проективному покрытию преобладают стержнекорневые многолетние травы (Potentilla humifusa, Taraxacum officinale). Дерновинные злаки представлены небольшим числом видов, однако, Festuca valesiacа занимает ведущее положение. Число корневищных видов в сообществе невелико, основными из них являются Bromopsis riparia, Achillea  nobilis. Участие одно-, двулетних видов по проективному покрытию 4%, его, в основном, составляют  Medicago lupulina, Polygonum aviculare (рис. 1). Виды других жизненных форм имеют очень низкое проективное покрытие. 

Рисунок 1. Участие видов основных жизненных форм  по проективному покрытию в злаково-разнотравном сообществе (б. Таловая 1980-1982, 2006 гг.), %.

В 1981 г. наблюдения в этом сообществе проводилось в период максимального развития травостоя (июнь). Сообщество типчаково-лапчатковое (Potentilla humifusa + Festuca valesiaca). Общее проективное  покрытие травостоя составляет около 83%, видовая  насыщенность  на 1 м ² – 17,  на 100 м ² – 42. Аспект травостоя зеленый с белесым оттенком от вегетирующей полыни (Artemisia austriaca). Доминант – корневищный Potentilla humifusa, имеет высокое проективное покрытие (31), содоминант – Festuca valesiaca , его участие – так же достаточно велико (24%). В этом сообществе по типу корневых систем наиболее представлены те же группы видов: стержнекорневые, дерновинные и корневищные. Из стержнекорневых растений – это  те же виды, что и в первом сообществе (Potentilla humifusa, Taraxacum serotinum и др.). Главенствующий – дерновинный злак Festuca valesiaca. Из злаков отмечены так же виды: Koeleria cristata, Poa angustifolia, их проективное покрытие очень мало. Участие корневищных видов Salvia nutans, Achillea nobilis, Bromopsis riparia и др. – невелико. В 1981 г. (влажном) однолетние и двулетние виды имеют проективное покрытие больше, чем в 1980 г., лучшее развитие имеет Medicago lupulina. (рис. 1).

В 1982 г. исследования проводились весной (май). Сообщество типчаково-лапчатковое (Potentilla humifusa + Festuca valesiaca). Общее проективное  покрытие травостоя составляет около 94%, видовая  насыщенность  на 1 м ² – 24,  на 100 – 48, а абсолютное число особей  на 1 м²  – 327. Аспект травостоя ярко-зеленый аспект с жёлтым оттенком от цветущей лапчатки; выделялись сизо-коричневые пятна  цветущей Nonea  pulla. В 1981 г. наиболее представлены по проективному покрытию те же жизненные формы: стержнекорневые, дерновинные и корневищные виды. Доминант – стержнекорневой вид Potentilla humifusa имеет проективное покрытие 40, а содоминант – дерновинный злак Festuca valesiaca – 13%. Из злаков отмечены такие виды как: Poa crispa, Koeleria cristata,, Bromopsis riparia и др., их проективное покрытие варьирует от 0,1 до 6%. Из корневищных видов хорошее развитие имеют Achillea nobilis, Salvia nutans. В 1982 г. хорошее развитие имеют одно-, двулетние виды, их проективное покрытие было в 2 раза выше, чем в предыдущие (рис. 1).

В 2006 г. наблюдения проводились в период максимального развития травостоя. Следует отметить, что режим использования остался прежним (выпас). Однако в этот период нагрузка на пастбища значительно снизилась, из-за сокращения поголовья домашних животных [12]. Сообщество разнотравно-злаковое (Bromopsis riparia + Festuca valesiaca + Goniolimon tataricum + Achillea millefolium). Общее проективное покрытие травостоя составляет около 51%, видовая  насыщенность  на 1 м ² – 24,  на 100 м ²  – 37. Доминант – корневищный злак Bromopsis riparia имеет проективное покрытие 9, содоминант – дерновинный злак Festuca valesiaca – 7%. Среди стержнекорневых видов хорошее развитие имеют Goniolimon tataricum, Polygala comosa, Veronica incana и др. преобладает В этом сообществе проективное покрытие одно-, двулетних трав очень мало (рис. 1).

Изучение продуктивности проводилось в  типчаково-лапчатковом сообществе. Общая надземная масса была невелика и составила 9 ц/га (рис. 2). Основную её величину формируют дигрессивно-активные виды: Potentilla humifusa. Festuca valesiaca, которые очень устойчивы к выпасу. В 1997 г. на том же экспериментальном участке, в злаково-разнотравном  сообществе общая надземная масса увеличилась более, чем в 1,5 раза. Следует отметить, что более 60% надземной массы накапливают виды разнотравья и полукустарничков. Значительную величину однолетней массы (более 30%) формируют злаки: Bromopsis riparia и  Festuca valesiaca. Наименьшее значение по этому показателю имеют виды семейства Fabaceae (рис. 2). Увеличение величины надземной массы в 1997 г. (среднем по количеству осадков) связано, главным образом, с уменьшением пастбищной нагрузки. 

Рисунок 2. Динамика надземной массы в типчаково-лапчатковом и злаково-разнотравном сообществе (б. Таловая).  

Заключение

Исследования сообществ позволили выявить состав, структуру и продуктивность. Согласно данным в 1980-1982 гг., на экспериментальном участке б. Таловой преобладали многолетние стержнекорневые травы. Однако, это было связано, в основном, с обильным развитием одного вида – лапчатки распростёртой (Potentilla humifusa), а проективное покрытие других видов с таким же типом корневой системы, было незначительно. К 2006 г. в разнотравно-злаковом сообществе выявлено снижение обилия стержнекорневой группы видов за счет резкого уменьшения обилия лапчатки. А у таких видов как: Goniolimon tataricum, Polygala comosa, Veronica incana проективное покрытие – увеличилось. Типчак Festuca valesiaca имели в первые годы наблюдений наибольшее проективное покрытие. В 2006 г. возрастает обилие других злаков Agropyron desertorum, Koeleria cristata и появляется отсутствовавший ранее ковыль-волосатик (Stipa capillata). Корневищные виды становятся  более обильными, в основном, за счет разрастания Bromopsis riparia. У других жизненных форм изменений в составе видов и проективном покрытии не отмечено. Из полукустарничков, в 2006 г. вновь отмечен  Thymus marschallianus. В изученных сообществах обилие одно-, двулетних видов по проективному покрытию сильно варьировало.

На изменение флористического состава видов, жизненных форм и продуктивности более всего повлияло снижение поголовья домашних животных и регулируемый выпас.

Таким образом, полученные данные в 2006 г. показали, что видовой состав, участие основных жизненных форм по проективному покрытию в сообществах  приближают нас  к пониманию  особенностей  развития естественной растительности (Каменная степь). Следует отметить, что мониторинговые исследования необходимо продолжить для более глубокого изучения структуры растительных сообществ и выявления сукцессинных смен естественной растительности луговой степи. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Бобровская Н. И. Луговые степи Европейской части России (их статус и климатические рубежи). Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы // Материалы Всерос. науч. конф. СПб., 2011. С. 296-299.
2. Казанцева Т.И., Бобровская Н.И., Тищенко В.В., Пащенко А.И. Динамика растительности 100-летней степной залежи (Каменная степь, Воронежская область) // Бот. журн. 2008. Т. 93, № С. 620-633.
3. Казанцева Т.И., Бобровская Н.И.,Тищенко В.В., Пащенко А.И. Особенности динамики и восстановления залежной растительности луговых степей заказника «Каменная степь». Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы // Материалы Всерос. науч. конф. СПб., 2011. С. 88-91.
4. Камышев Н.С. Роль выпаса в изменении естественных пастбищ Каменной степи // Тр. Воронеж. гос. ун-та. Биол. науки. Воронеж,1953. Т. 28. С. 147-149.
5. Камышев Н. С. Флора Каменной и Хреновской степей Воронежской области // Науч. зап. Воронеж. отд. ВБО. Воронеж, 1971. С. 34-54.
6. Келлер Б. А. Растительность Воронежской губернии // Материалы по естественно-историческому исследованию Воронежской губернии. Воронеж, 1921. Вып. 2. 122 с.
7. Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л., 1991. 144 с.
8. Мальцев А.И. Фитосоциологические исследования в Каменной степи // Тр. бюро по прикладной ботанике и селекции. Л., 1924. Т.13 (1922-1923). Вып. 2 . С. 135-254.
9. Паршутина Л. П. Современная степная растительность балок «Каменной степи» (Воронежская область) // Бот. журн. 2012. Т. 97. № 1. С. 73-86.
10. Пащенко А.И. Роль ботанических микрозаповедников в преобразованной степи // Каменная степь 100 лет спустя. Воронеж, 1992. С. 53-60.
11. Танфильев Г.И. Ботанико-географические исследования в степной полосе // Географические работы. М., 1953. С. 369-457.
12. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб., 1995. 990 с.

[1] Данные по осадкам и температуре воздуха приведены по ГМС «Каменная степь» 

[2] Названия растений даны по С. К. Черепанову [12]