Анализ изменения состава растительности на залежах разного возраста осушительной системы «Надеждинская» (Еврейская автономная область)

e-mail: , ;

e-mail: ,

Прекращение активного использования сельскохозяйственных земель привело к появлению больших площадей неиспользуемых участков по всему миру [13, 19, 20]. По данным статистики, в Российской Федерации площадь сельскохозяйственных угодий составляет 197 668,8 тыс. га, из которых 4381,1 тыс. га (2,2%) приходится на залежные земли (залежи) [6]. Однако в одном из обзорных исследований сообщается, что невозможно указать точную площадь залежей в России из-за не включенных в общую статистику всех неиспользуемых в сельскохозяйственном обороте земель [13]. В связи с этим реальная площадь таких земель может быть в разы выше данных статистики.

К залежам относятся выведенные из сельскохозяйственного оборота земли и переведенные в категорию неиспользуемых, которые трансформировались под влиянием абиотических и биотических факторов среды. Учитывая то, что залежные земли обладают достаточным почвенным плодородием, возникают благоприятные условия для восстановления природных ландшафтов – появляются луга, кустарниковые и древесные заросли, формируется лесная растительность. Поэтому одним из сложных процессов на залежах можно считать сукцессии [4, 13, 18].

Исследованиями основ динамики зарастания брошенных сельскохозяйственных земель занимались многие ученые [5, 13, 16, 17, 20], и это направление сохраняет свою актуальность в большинстве регионов России и дополняется новыми научными данными [1, 3, 4, 9, 10, 13, 18].

На территории Дальневосточного федерального округа (ДФО), по данным Росстата, площадь сельскохозяйственных угодий составляет 13 890,3 тыс.га (1255,8 га – залежи) [6]. Однако из-за природно-климатических условий сельскохозяйственные угодья в большинстве субъектов ДФО не используются в полном объеме, что влечет за собой ежегодное увеличение площадей залежных земель [11].

На территорию Еврейской автономной области (ЕАО) приходится 2,1% сельхозугодий ДФО. Площадь залежных земель в регионе составляет 22,7% [6]. На данный момент в области отмечается деградация почвенного покрова, потеря признаков окультуривания и зарастание сорной и иной растительностью, а на многолетних залежах формируется лесной покров [9, 10].

Для залежных земель ЕАО отсутствуют данные о сукцессионных процессах. В связи с этим системный мониторинг динамики развития растительного покрова на залежах области позволит сформировать базу теоретических и практических данных об этапах сукцессии и их скорости, экологических условиях, видовом составе растений, а также разработать оптимальный план природопользования на заброшенных сельскохозяйственных участках и разработать способы для их возможного восстановления.

Целью данной работы является оценка изменения растительности на залежах осушительной системы «Надеждинская» на территории ЕАО. Для достижения поставленной цели необходимо провести геоботаническое описание разновозрастных залежных участков осушительной системы «Надеждинская» и установить характеристики и закономерности смены растительных сообществ, формирующихся на рассматриваемых участках.

Материалы и методы исследования

Работы проводились на территории ЕАО в Биробиджанском районе на залежах разного возраста осушительной системы «Надеждинская» в начале сентября 2024 г. (рис. 1).

Полевой выезд производился в период после выпадения осадков. Это необходимо для оценки состояния мелиоративных каналов, их водоотводной способности.

Район исследования расположен в юго-восточной части ЕАО в окрестностях села Надеждинское, занимает пониженные увлажненные участки рельефа. Среднее годовое количество осадков здесь находится в пределах 700–800 мм [7]. Растительность характеризуется наличием осоково-вейниковых лугов и болот с редколесьями из березы, дуба, осины и ивы козьей в сочетании со злаковыми культурами сельскохозяйственных угодий [14].

Сложные природно-климатические условия области, выражающиеся в избыточном увлажнении, изменении окислительно-восстановительных условий, определяют процессы формирования почв и их отличительные характеристики. Согласно почвенной карте [12], для территории осушительной системы характерны луговые глеевые ( Haplic Gleysols ) сформированные под разнотравно-осоково-вейниковыми кочковатыми лугами. При освоении эти почвы требуют длительного осушения и окультуривания пахотного горизонта.

В качестве точки сравнения (не в качестве контроля) был исследован участок леса (точка № 1 рис. 1) рядом с осушительной системой как стабильное сообщество с естественной растительностью. Почвы под лесным массивом относятся к

Рис. 1. Полигоны исследований на осушительной системе «Надеждинская»: 1 – лес, 2 – фоновый луг, 3 – поле, засеянное соей, 4 – залежь до 5 лет, 5 – залежь 10 лет, 6 – залежь 15 лет, 7 – залежь 20 лет, 8 – залежь более 25 лет

Fig. 1. Research testing grounds at the Nadezhdinskaya drainage system: 1 – forest, 2 – background meadow, 3 – field sown with soybeans, 4 – land fallowed for up to 5 years, 5 – land fallowed for 10 years, 6 – land fallowed for 15 years, 7 – land fallowed for 20 years, 8 – land fallowed for more than 25 years бурым лесным (Endogleyic Cambisols), сформированным под дубовыми и смешанными широколиственными лесами на приподнятых участках рельефа. Также проведено описание луговой растительности в пониженной части рельефа (фоновый луг; точка № 2 рис. 1) и поля, засеянного соей (точка № 3 рис. 1).

Для описания растительности на полигонах применялись стандартные геоботанические методы с помощью закладки пробных площадей [3, 5, 8–10, 15]. Для описания травянистой (луговой) растительности закладывались пробные площади размеров 10*10 м (5 участков по 1 м2 – четыре по краям и одна в центре) и лесной – 20*20 м (5 участков по 2 м2 аналогичным способом). По- мимо указания видового состава отмечались высота, диаметр, состояние деревьев и кустарников, обилие по шкале О. Друде [2].

Результаты исследования

После прекращения использования сельскохозяйственных земель ключевую роль в пост-агрогенном изменении почв играют растительные сукцессии, сопровождающиеся сменой видового состава.

На примере разновозрастных залежей (рис. 1) осушительной системы «Надеждинская» проведен анализ смены растительных сообществ. В ходе геоботанического описания выявлено 79 видов растений (табл.). Знаком * в таблице обозначены адвентивные виды растений.

Таблица

я I о

Г! о н >-0 ^ Я Г! СО

я Н

и

ЙО ЙО S со и

ЙО ЙО 2 и

+

+

+

+

+

+

й и 5 о

+

+

+

+

со

+

+

+

+

+

+

« S со

+

+

Я й й ^ СО й

+

В

+

+

3 е

+

+

+

+

+

+

+

я да

X « S Я § о £ я ^ В § S £ ^^

о о И $ й m 1 о И X о -Й ’^3 3 3М О о И Ь«Рн Ч ^ и

cd о cd q

& о й ? н

2 и 0

’S § и к 10 § a S S § « й,

ЙО ЙО d ^ § ь 8^ 3 8 я ад 4Q Н

X 2 X "В « да я ю ^ « g

о о =Я Р h cd Я 3 .2 S < 5 § ё £ 2 к 5 ^ S ч

X s е О’ я § ой

X о =я Н § 3 ° h cd « § Я я о йз cd В S Я й с о я К ^

« я я > и о я я я cd В S Я Ей С к о

Продолжение таблицы

t! о н >-0 ё Я Г! СО

+

+

+

+

а4 б О в и

+

1 б в и

g tj в и

б в и

5 о

+

+

+

+

+

со

+

+

+

« S со

+

+

+

, q Ь Я Я й ^ СО й

+

+

+

+

+

В

+

3 и ^ о е

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Я да

i 3 я к <

Й 3 s В | & о с ^

1 X о cd й 1 cd Q со '2 с ^

5 и -Й О к 3 s ю > ° в с ^

S о W .£ cd о 2 § й а О s 'В з с с ^

да X N S g & О Ьо ° Q с ^

Q £ S 5 § ^ и ts § а Р К Ч

3 .н Я cd Ч -X Я В Й s' 1 -^ О Л СО ё ^ и

в 3 я я СО о в ^ Й £ ° а к й? к £ а < Н ^

1 § а СО Q ^ 2 § 8 Р' «3

да 1 00 X з ь я о я Я гР я S и <

J= 00 X ’S "3 § й S « 2 ^

cd со S

Я Со ю .2 Q со и й,

X X & а d §

Продолжение таблицы

t! о н ^ Я Г! СО

§) и

1 и

2 О' О и

+

Q и

+

и

+

+

53 53 я и

5 о

+

+

со

+

+

+

+

+

+

+

« S со

+

Я Я й ^ СО й

+

+

+

В

+

+

3 е

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

я да

И 53 й о 3 ° И « ч «

§ S и 5 2 * 2 и ^

К -Й и « 2 £ о ^

о и

° S S £ s 2 к ч

=s d Я 5 Я 3 ю £ о S О й,

3 &и о < и а ° .3

о ,3 S <2 5 S

й 5 д & 2 ~ 4 £ & S о ,3 S <2 5 S

в 2 § -2 S S

s 3 я я * р § ^■S

6 N .53 в 5^ a S

ё ^ СО я О 53 И сз

Продолжение таблицы

t! о н ^ Я Г! СО

2 со и

+

£ <1 и

+

1 и

+

и

я и

+

+

+

+

+

й, я и

5 о

+

+

+

+

+

+

со

+

+

+

+

+

+

+

+

« S со

+

+

+

+

й ^ СО й

+

+

+

+

В

+

+

+

3 е

+

+

+

+

+

+

+

+

я да

X 8 5 cd И 1 £ й

ю ^ § .1 £ й

ё ■я § ь 8 5 & Q W > -2 о ^

о Ь а В § я

R -2 о я -2 я § Я я

Ян ю 2 я § 2 К § § § д ^

В ® О и '^ я § я я о О Ьо К Он

j ^1 О .со Я § н Ьо я £ m и

й о 3 .в в Й я ^ cd р m и

S 2 "~ >1 к 4 2 £ й 2 £

d 2 Й ’§ 1 5 1 а « СО Со Я g н эд О к я Н й,

(Л Я ^ Я й & 2 Н^

да ■2 н О Со & о к Он

Продолжение таблицы

t! о н >-0 ^ Я Г! СО

<0 go g g g и

<0 go я со и

+

+

+

<0 g g ^ со в и

go si в и

+

в и

5 о

+

+

+

+

со

+

+

+

+

+

+

+

« S со

+

й ^ СО й

+

+

+

В

+

3 и ^ о е

+

+

+

+

+

+

+

+

Я да

К -Й Н ^

яо g о о да

S Si Я § я Ъ я с m к

X « £ и £ и -S к Ч я Ъ ч о я с 9 cd m к

3S о Я cd И о Я s R «

cd 3 со h § 1 g s, 5 & св ю о Г! р

« Й R й. ч а § 43 к rs я к ^ ■& cd

н S §| g « S RS й S св в И ft £ а cd О

в да и « и £ cd g £ а cd О

з I о ft й о S ^ 5 ч а § ■§ 5 ^

В cd да я § 5 я ^ я ^ & о и ^ К в и '£ к о Ю £ « о а ЙО

X о =я 3 § в ° h Sg cd g « § Я cd g ч с

я ^ cd g к о

X § д £ 1 ч .2 й сО я со и -2 л si К й,

Продолжение таблицы

t! о н ^ Я Г! СО

я

«3 и

+

§3 и

и

+

+

+

+

и

5 о

+

+

+

+

со

+

+

+

+

« S со

+

+

й ^ СО й

+

+

В

3 е

+

+

+

+

+

+

+

+

+

я да

5Н е ^

cd Q да «3

и = § и а О С ц да cq

i 1 Я ЕЯ S ^ >2 да cq

X я ^ S £ S р ю Щ >1 S « О)

К ^

8 S (Л S 5 К ^

2 & 2 к ^ К оз

cd R я S К оз

я я я J я О 3 с & Н ^

cd h Я ГР н Н о &

В ходе геоботанического описания пашни выявлено (рис. 2), что спектр жизненных форм растений представлен исключительно травянистыми видами (9 видов). Растительный покров представлен разнотравно-злаковой ассоциацией с доминированием Glycine max (L.) Merr. (обилие – 90%). Среди жизненных форм преобладают многолетние виды трав (65%), представленные Cirsium maackii Maxim., Pentanema britannicum L., Artemisia vulgaris L., Vicia cracca L., A. stolonifera (Maxim.) Kom., Phragmites latissimus (Benth.) Ma-bille, Rumex crispus L. На долю однолетних приходится 35% – Glycine max (L.) Merr. и Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl. Анализ видового состава по отношению к экологическим группам показал заметное преобладание мезофитов (78%). Единично представлены гигромезофиты ( P. latissimus (Benth.) Mabille) и ксеромезофиты ( A. stolonifera (Maxim.) Kom.). Обнаружен адвентивный вид – Rumex crispus L., а также вид, тяготеющий к антропогенным местообитаниям, – Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl.

Растительность на фоновом лугу представляет собой осоково-вейниковую ассоциацию (рис. 3).

Общее количество видов на участке составляет 26, относящихся к 18 семействам. До- минирующими видами являются Calamagrostis epigeios (L.) Roth (обилие – 50%) и Carex sp. (30%). Немногочисленно (обилие не превышает 5%) представлены Parnassia palustris L., Eriophorum polystachyon L., Sanguisorba parviflora (Maxim.) Takeda, Gentiana scabra Bunge и др. В единичном экземпляре отмечен Allium sacculiferum Maxim. Среди таксонов семейств на лугу доминируют As-teraceae и Poaceae, на которые в целом приходится 45% видового состава. Большинство описанных травянистых растений относятся к многолетним. К травянистым однолетникам относится сорный вид Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl. Проективное покрытие ассоциации составляет 90%.

Отмечены подросты древесных форм: Salix caprea L., S. pierotii Miq., Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb. (многочисленные всходы 0,2–0,3 м), Betula fruticosa Pall.

Преобладают растения, относящиеся к ме-зофитному ряду (мезофиты, ксеромезофиты, гигромезофиты, мезогигрофиты) – 13 видов, или 62% от флоры фонового луга.

На молодых залежах , вышедших из севооборота до 5 лет назад (рис. 4), было выявлено 18 видов. В совокупности они представляют собой полынно-злаково-разнотравную ассоциацию. В большом количестве на залежи представлены

Рис. 2. Соевое поле на системе «Надеждинская»

Fig. 2. Soybean field at the Nadezhdinskaya» system

Рис. 3. Фоновый луг, расположенный вблизи системы «Надеждинская»

Fig. 3. Background meadow located near the Nadezhdinskaya» system

Рис. 4. Залежь до 5 лет на системе «Надеждинская»

Fig. 4. Fallowed land up to 5 years at the Nadezhdinskaya system

сорно-рудеральные однолетние ( Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl., Bidenes radiata Thuill.) и многолетние ( Geum aleppicum Jacq., Potentilla indica (Andrews) T.Wolf, Poa pratensis L., A. argyi H. Lev. & Vaniot, Artemisia vulgaris L., A. stolonifera (Maxim.) Kom.) травянистые растения. В числе доми-нантов выступали следующие виды: A. vulgaris L. , A. subulata Nakai., C. epigeios (L.) Roth. Отдельные представители произрастали разрозненно (обилие не превышало 10%), например, B. radiata Thuill., V. amurensis Oett., A. argyi Levl. et Vaniot, Carex sp. , Eupatorium lindleyanum DS. Общее проективное покрытие травостоя – 85%. Среди деревьев были отмечены подросты Populus tremula L. высотой до 0,6 м.

Для залежи характерно периодическое подтопление, вызванное избыточным количеством осадков. В связи с этим помимо мезофитов фиксировались гигромезофиты ( C. langsdorffi i (Link) Trin., B. radiata Thuill., Lythrum salicaria L.), мезогигрофиты ( S. miyabeana Seem., S. sorbifolia (L.) A. Br., E. lindleyanum DC.) и гигрофиты (представители рода Carex ).

Растительный покров залежи 6–10 лет относится к полынно-злаково-разнотравной ассоциации (рис. 5). Всего на 10-тилетней залежи описано 13 видов травянистых растений. В видовой структуре залежи доминирует адвентивный вид A. vulgaris L., а также представитель семейства Poa-ceae – C. langsdorffii (Link) Trin., обилие которых достигает в сумме 65%. Среди жизненных форм преобладают многолетние травы (9 видов), однолетние представлены B. radiata Thuill., Persicaria lapathifolia (L.). Среди экологических групп флоры доминируют мезофиты (5 видов), а также мезогигрофиты и гигромезофиты – по 3 вида. Общее проективное покрытие на залежи составляет 80%.

На залежи 15 лет (рис. 6) отмечена злаково-разнотравная ассоциация. Всего на залежи обнаружено 35 видов растений. Отмечено снижение доли участия некоторых сорных видов – A. vulgaris L., G. aleppicum Jacq., Potentilla indica (Andrews) T.Wolf, Plantago major L., E. ciliata (Thunb.) Hyl. и др. Проективное покрытие на участке составляет 80%. Среди жизненных форм доминируют травянистые многолетники (25 видов). Далее в порядке убывания расположены однолетние травы, деревья и кустарники. Среди древесных форм увеличивается количество представителей рода Salix и Betula , высота которых достигает 1–2 м. Также встречается подрост P. remula L. На залежи среди экологических групп преобладают мезофиты (18 видов, или 51%). На втором месте – мезогигрофиты (6 видов,

Рис. 5. Залежь 10 лет на системе «Надеждинская»

Fig. 5 Fallowed land of 10 years at the Nadezhdinskaya system

Рис. 6. Залежь 15 лет на системе «Надеждинская»

Fig. 6. Fallowed land of 15 years at the Nadezhdinskaya system или 17%). Далее расположились гигромезофиты (4 вида), ксеромезофиты (3), мезоксерофиты (2), гигрофиты (2).

Заметное разреживание травянистого покрова древесными видами происходит на залежи 20 лет (рис.7). Здесь сформировалась разнотравная ассоциация с включением представителей семейства Salicaceae .

На анализируемой залежи описано 27 видов растений, представленных однолетними, двулетними и многолетними травами, а также древесными формами. Анализ семейственного спектра позволил отметить снижение участия Asteraceae , проективное покрытие которого составляет всего 10%. С другой стороны, растет количество видов из семейств Rosaceae и Fabaceae . Среди описанных видов наибольшее распространение получил P. latissimus (Benth.) Mabille, обилие которого на залежи – 40%. Общее проективное покрытие на залежи составляет 75%. Видовой состав деревьев представлен S. caprea L., S. miyabeana Seemen, S. pierotii Miq., S. schwerinii E.L. Wolf., P. tremula L.

Анализ экологических групп растений залежи показал доминирование мезофитов (13 видов). Меньшим количеством видов представлены мезогигрофиты (6 видов), мезоксерофиты (3 вида), 40

гигромезофиты (2 вида) и гигрофиты (1 вид).

Видовой состав залежи , не используемой в обороте более 25 лет , представлен 32 видами и обретает черты естественных ненарушенных угодий, но не в полной мере (рис. 8). Отдельные экземпляры деревьев на участках высотой до 11 метров. Происходит возобновление видов рода Salix , которые произрастают не повсеместно на территории залежи, а формируют отдельные группы. Присутствует многочисленный подрост P. tremu-la L. (до 2 м) и Betula platyphylla Sukacz. (1,2 м).

Анализ травянистой растительности позволил отметить низкую долю сорных видов, например, проективное покрытие представителей рода Artemisia не превышает 5%. Доминирующими видами (проективное покрытие 70%) являются P. latissimus (Benth.) Mabille и C. epigejos (L.) Roth. В семейственном спектре отмечено увеличение доли Poaceae (20%), но Asteraceae по-прежнему занимают лидирующие позиции (25%). Общее проективное покрытие травянистых видов составляет 70%.

Естественная растительность в дубняке с примесью B. platyphylla насчитывает 30 видов (рис. 9).

Рис. 7. Залежь 20 лет на системе «Надеждинская»

Fig. 7. Fallowed land of 20 years at the Nadezhdinskaya system

Рис. 8. Залежь более 25 лет на системе «Надеждинская»

Fig. 8. Fallowed land of more than 25 years at the Nadezhdinskaya system

Рис. 9. Дубовый лес с примесью берёзы, расположенный вблизи осушительной системы «Надеждинская»

Fig. 9. Oak forest with an admixture of birch, located near the Nadezhdinskaya drainage system

Древесный ярус представлен 4 видами: Q. mongolica Fisch. ex Ledeb, B. platyphylla Su-kacz., B. davurica Pall., P. tremula L. Произрастает один вид кустарника: Lespedeza bicolor Turcz (проективное покрытие 50%). Формула древостоя: 7Дм2Бп1Бд+Тд. Средняя высота деревьев – 21 м, общая сомкнутость крон – 80%.

В травянистом ярусе доминирует семейство Asteraceae и Rosaceae . Общее проективное покрытие травостоя – 25%. Присутствовали признаки пирогенного фактора, проявляющиеся в виде обгоревшей коры деревьев. Роль сорно-рудеральных видов здесь незначительна. Как правило, они произрастают разрозненно и встречаются у обочин лесных дорог.

Таким образом, проведенный анализ на залежах разного возраста при отсутствии хозяйственной деятельности позволил выявить постепенное зарастание их древесно-кустарниковой растительностью. Процессы восстановления растительности происходят следующим путем: бу-рьянистая растительность – корневищная – древесно-кустарниковая.

Заключение

На основании полученных результатов в ходе исследования залежных земель мелиоратив- ной системы «Надеждинская» определено, что после выведения из сельскохозяйственного оборота происходит их трансформация, выражающаяся в постепенном зарастании растительностью.

Всего на пробных площадях было описано 79 видов растений, относящихся к 26 семействам, доминантами среди которых являются Asteraceae, Rosaceae, Poaceae, Fabaceae, Salicaceae .

С увеличением возраста залежи меняются растительные ассоциации, видовое богатство, спектр жизненных форм и экологические группы по отношению к влажности. Для молодых залежей характерна полынно-злаково-разнотравная ассоциация, тогда как на возрастных залежах происходит постепенное разреживание травянистого покрова древесными растениями, что приводит к снижению доли сорно-рудеральной растительности, представленной травянистыми видами растений A. vulgaris L., G. aleppicum Jacq., Potentilla indica (Andrews) T.Wolf, Plantago major L., E. ciliata (Thunb.) Hyl. и др. В связи с этим залежь, вышедшая из сельскохозяйственного оборота более 25 лет назад, несет черты естественных сообществ, но не в полной мере. В целом процессы восстановления растительности происходят следующим путем: бурьянистая растительность (например, Cirsium maackii Maxim., Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl., Po-tentilla approximata Bunge, Artemisia vulgaris L.) – корневищная (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin., Galium davuricum Turcz. ex Ledeb., Galium ruthenicum Willd. и др.) – древесно-кустарниковая (Salix caprea L., Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb., Betula fruticosa Pall. и др.).

Систематизация знаний о состоянии залежных землей ЕАО позволит спрогнозировать процессы, происходящие в ходе трансформации земель, вызванных сукцессиями. На основании полученных сведений видится актуальным создание планов по оптимизации природопользования в области и возобновлении сельскохозяйственного оборота на залежных землях.

Данную работу можно считать началом будущего мониторинга за процессами трансформации, выражающейся в зарастании растительностью залежных земель различных мелиоративных систем ЕАО.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН темы № 1021062311241-6-1.6.20;1.6.22;1.6.15;1.15.12.