Структура и динамика растительного покрова на разновозрастных залежах

Введение. B современных условиях в большинстве субъектов Российской Федерации, в том числе и в Bороне^ской области, отмечается е^егодное сокращение площади сельскохозяйственных земель. Угодья сельскохозяйственного назначения, переведенные в земли запаса, зарастают кустарником и мелколесьем, утрачивая свою сельскохозяйственную ценность.

По данным государственного учета управления Росреестра по Bороне^ской области на 1 января 2015 г. площадь зале^и составила 32 тыс. га [1]. B то^е время, данные земельного учета не всегда отра^ают фактическую площадь, т.к. в группу зале^ей попадают только те участки, которые официально переведены из пашни. Проведенные И.Е. Смелянским исследования, показали, что в 2010 г. фактическая площадь зале^ей на территории Bороне^ской области составляла 448 тыс. га, что в 14 раз превышает данные по земельной статистике [2].

С учетом сло^ившейся ситуации, распоря^ением правительства РФ от 30.07.2010 г. № 1292-р одобрена «Концепция развития государственного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения … на период до 2020 года». Мониторинг сельскохозяйственных земель включает в себя систематические наблюдения за динамикой состояния растительного покрова на пашне, зале^ах, сенокосных и пастбищных угодьях (изменением видового состава, структуры уро^ая, типов и качества растительности, степенью устойчивости к антропогенным нагрузкам) [3].

B этой связи, особую актуальность приобретает решение вопросов, связанных с перспективами использования зале^ных земель в сельском хозяйстве.

Целью данных исследований являлось изучение структуры и динамики растительного покрова на разновозрастных зале^ах.

Для дости^ения поставленной цели решались следующие задачи:

• 1.    Изучить флористический состав и обилие видов на зале^ах.

• 2.    Определить относительное обилие эколого-ценотических групп и ^изненных форм.

• 3.    Bыявить особенности динамики восстановительных сукцессий на зале^ах.

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования проводились с 2006 г. по 2015 г. на территории Новоусманского района на зале^ах, существующих с 1990 г. и 1998 г. Изучаемые объекты отличаются по типам почв, условиям увла^нения и характеру растительности [4, 5]. На зале^и 1990 г. сформировалась лугово-черноземная почва в комплексе с солонцами. Из древесных растений здесь доминирует яблоня лесная ( Malus sylvestris Mill.) (рис. 1).

Рисунок 1 – Территория зале^и 1990 года

На зале^и 1998 г. преобладают злаки и разнотравье, но в травостой активно внедряется клен американский ( Acer negundo L.). Почвенный покров представлен черноземом типичным тя^елого гранулометрического состава (рис. 2).

Рисунок 2 – Территория зале^и 1998 года

На зале^ах разного возраста были зало^ены пробные площадки (5м×10м). При исследовании флористического состава растительных сообществ использовался определитель флоры П.Ф. Маевского [6]. Обилие видов учитывалось по шкале Браун-Бланке [7]. Эколого-ценотическая приуроченность видов определялась с использованием базы данных «Флора сосудистых растений Центральной России» [8]. Жизненные формы растений выделялись в соответствии с классификацией И.Г. Серебрякова [9].

Результаты и обсуждение. Для определения структуры травостоя зале^ей проводились исследования флористического состава и обилия видов. На зале^и 1990 г. наряду с мятликом узколистным ( Poa angustifolia L.) доминируют репешок обыкновенный ( Agrimonia eupatoria L. ) и василек луговой ( Centaurea jacea L. ) . На более молодой зале^и наибольшим обилием обладают мятлик узколистный ( Poa angustifolia ) и клен американский ( Acer negundo L.).

Результаты таксономического анализа флористического состава зале^ей представлены в таблице 1. Из приведенных в ней данных следует, что флористическое разнообразие зале^и 1990 г. выше, чем зале^и 1998 г., как по количеству видов, так и по числу семейств.

Таблица 1 – Соотношение видов в семействах (в %)

Семейство	Зале^ь 1990 г.		Зале^ь 1998 г.
	2006 г.	2015 г.	2006 г.	2015 г.
Poaceae	9,1	5	6,7	21,4
Asteraceae	45,5	25	60	42,9
Convolvulaceae	-	5	6,7	-
Euphorbiaceae	4,5	10	6,7	7,1
Fabaceae	9,1	20	-	7,1
Rosaceae	9,1	20	6,7	14,3
Scrophulariaceae	4,5	-	6,7	-
Ranunculaceae	4,5	-	-	-
Apiaceae	-	5	-	-
Plantaginaceae	4,5	-	-	-
Aceraceae	-	-	6,7	7,1
Rubiaceae	-	5	-	-
Lamiaceae	4,5	-	-	-
Polygonaceae	4,5	5	-	-
Количество семейств	10	9	7	6
Bидовое богатство	22	20	15	14

На всех исследованных участках преобладали представители разнотравья из семейств астровые ( Asteraceae ) и розовые ( Rosaceae ). Соотношение видов в этих семействах варьировало в значительной степени. За период с 2006 г. по 2015 г. количество видов семейства астровые ( Asteraceae ) и мятликовые ( Poaceae ) на зале^и 1990 г. снизилось почти в 2 раза. Однако доля представителей разнотравья из семейств молочайные ( Euphorbiaceae ), бобовые ( Fabaceae ) и розовые ( Rosaceae ) за этот период увеличилась в 2 раза.

На зале^и 1998 г. за 10 лет наблюдений количество видов семейства астровые снизилось на 17%. B то^е время, в 3 раза выросло число видов из семейства мятликовые, в 2 раза – розовых, появились бобовые.

Результаты исследований эколого-ценотического состава представлены на рисунках 3 и 4.

□ 2006

□2015

MFr – Лугово-степная, вла^нолуговая St – Лугово-степная, степная группа

MDr – Лугово-степная, сухолуговая

NmEg – Неморальная PnEg – Сосновых лесов Ox – Сухих дубрав Ad – ^двентивная

Рисунок 3 – Динамика изменения количества видов (%) в эколого-ценотических группах на зале^и 1990 г.

Соотношение эколого-ценотических групп в растительных сообществах является ва^ным показателем, характеризующим последовательность прохо^дения стадий сукцессии [10]. В результате анализа эколого-ценотического состава установлено, что на зале^ах, сформированных преимущественно травянистой растительностью, примерно четверть видов относится к лесной флоре. Это связано, как с инвазией растений из располо^енных в непосредственной близости лесных полос, так и с направлением развития восстановительной сукцессии, в ходе которой меняются условия произрастания.

• □ 2006

• □2015

MFr – Лугово-степная, вла^нолуговая

St – Лугово-степная, степная группа

MDr – Лугово-степная, сухолуговая

NmEg – Неморальная PnEg – Сосновых лесов Ox – Сухих дубрав

NtEg – Нитрофильная Ad – ^двентивная

Рисунок 4 – Динамика изменения количества видов (%) в эколого-ценотических группах на зале^и 1998 г.

Зале^и разного возраста отличаются по числу эколого-ценотических групп. В 2006 г. на зале^и 1998 г. отсутствовали растения сухих дубрав, но отмечались виды нитрофильной (черноольховых лесов) группы, исчезнувшей через 10 лет. В 2015 г. на зале^и 1990 г. не были обнару^ены виды сухих дубрав. По-видимому, на зале^и 1998 г. сформировались условия более напря^енной конкуренции за воду.

На изучаемых зале^ах самой многочисленной и стабильной является группа растений вла^ных лугов. Наблюдается тенденция к увеличению количества степных видов, что мо^ет являться следствием усиления конкуренции за воду, приводящее к полному исчезновению из травостоя сухолуговых видов на обеих зале^ах.

Особенностью эколого-ценотического состава исследуемой территории является стабильное существование адвентивной группы, особенно многочисленной на зале^и 1998 г. Ее составляют хорошо адаптировавшиеся к местным условиям североамериканские виды: мелколепестник канадский ( Erigeron canadensis L.) и клен американский ( Acer negundo ).

Результаты aнaлиза относительного обилия видов в эколого-ценотических группах на зале^ах представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Относительное обилие эколого-ценотических групп

Эколого-ценотические группы	Зале^ь 1990 г.		Зале^ь 1998 г.
	2006 г.	2015 г.	2006 г.	2015 г.
Лугово-степная, вла^нолуговая	0,66	0,59	0,55	0,43
Лугово-степная, степная группа	0,06	0,15	0,07	0,09
Лугово-степная, сухолуговая	0,06	-	0,07	-
Неморальная	0,14	0,15	0,03	0,03
Сосновых лeсов	0,03	0,05	0,1	0,2
Сухих дубрав	0,03	-	-	0,06
Нитрофильная	-	-	0,07	-
^двентивная	0,03	0,05	0,1	0,17

Из данных таблицы следует, что половину площади зале^ей занимают вла^нолуговые виды. Лесные виды нa зaлe^и 1990 г. занимают около 20% площади, нa зaлe^и 1998 г. площадь лесной флоры выросла в 1,5 раза, с 20 до 29%. К 2015 г. нa зaлe^и 1990 г. значительно укрепила свои позиции группа степных растений, площадь которых возросла почти в 3 раза. Самой активной по расширению площади оказалась группа адвентивных видов нa зaлe^и 1998 г. Вследствие увеличения площади популяции Acer negundo , тeрритория, занятая этим видом, за 10 лет возросла почти в 2 раза. Формирование зарослей из клена отразилось на исчезновении нитрофильной группы, виды которой приспособлены к сходным местообитаниям, но при более высоком увлa^нeнии.

Для оценки нaпря^eнности конкуренции за воду был проведен aнaлиз относительного обилия ^изненных форм растений (табл. 3).

Таблица 3 – Относительное обилие ^изненных форм

Жизненные формы	Зале^ь 1990 г.		Зале^ь 1998 г.
	2006 г.	2015 г.	2006 г.	2015 г.
Дерновинные	0,11	0,13	0,17	0,15
Корневищные	0,37	0,44	0,48	0,41
Стер^некорневые	0,34	0,33	0,14	0,18
Малолетники	0,14	0,08	0,14	0,12
Древесные	0,03	0,03	0,07	0,15

Ha зaлe^и 1990 г. доминируют корневищные (0,37-0,44) и стер^некорневые (0,33-0,34) рaстeния. Обилие дерновинных злаков (0,11-0,13), характерных для зональных лугово-степных сообществ, в 3 рaзa ни^е, чем у стер^некорневых растений – группы наиболее уязвимой в способности конкурировать за воду [11, 12]. Наименьшее обилие наблюдается у группы одно-, двулетних растений (0,08-0,14) и древесных видов (0,03).

На зале^и 1998 г. наибольшим обилием так^е обладают корневищные (0,41-0,48) растения. Виды других жизненных форм занимают относительно небольшую площадь. На данную территорию активно внедряется представитель древесной ^изненной формы, клен американский, который увеличил свое обилие в 2 раза.

Сравнение относительного обилия представителей различных ^изненных форм на разных зале^ах показывает, что наиболее стабильной является дерновинная группа. Рыхло- и плотнодерновинные растения за 10 лет практически не изменили долю своего участия в структуре растительного покрова. На залежи 1990 г. доля древесных видов осталась неизменной.

На более старой зале^и (1990 г.) сохраняется тенденция к формированию разнотравной лугово-степной растительности, основу которой составляют многолетние травянистые растения, приспособленные к незначительному дефициту воды. На зале^и 1998 г. тенденция к формированию луговых сообществ в настоящее время выра^ена слабее. В 2006 г. одним из основных факторов, определяющих динамику флористического состава и ^изненных форм растительного сообщества, был дефицит воды. Хорошо приспособленные к недостатку влаги дерновинные и корневищные виды занимали более половины (65%) площади зале^и. Через 10 лет площадь этой группы сократилась на 9%. Основным фактором сни^ения участия ксерофитной флоры стало активное разрастание клена американского, конкуренцию с которым травянистые растения не выдерживают.

Изучение динамики сукцессии за длительный период позволяет выявить, что при отсутствии хозяйственной деятельности зале^ные земли в лесостепной зоне могут зарастать древесно-кустарниковой растительностью [13, 14]. Восстановительная сукцессия на зале^ах проходит по следующей схеме: бурьянистая ^ корневищная ^ корневищно-рыхлокустовая ^ древеснокустарниковая. В настоящее время растительность изучаемых зале^ей соответствует третьей и началу четвертой стадиям сукцессии.

Выводы. Проведенные исследования показали, что изучаемые залежи характеризуются различными темпами прохождения заключительных стадий сукцессий. Зале^ь 1998 г. более интенсивно зарастает деревьями, чем зале^ь 1990 г., и этот процесс принял необратимый характер. Несмотря на достаточно большое количество травянистых многолетников, в частности ксерофитных злаков, на исследуемую территорию активно внедряется клен американский. С одной стороны, это обусловлено изре^енностью травянистого покрова, а с другой - наличием клена в лесной полосе. Acer negundo характеризуется очень высокой степенью реактивности, способен к интенсивному развитию, как в условиях затенения, так и на открытых местообитаниях [15, 16].

На более старой залежи 1990 г., из древесно-кустарниковых видов встречается яблоня лесная ( Malus sylvestris ), спирея иволистная ( Spiraea salicifolia L.) и др. Здесь формируется мезофитная травянистая растительность, видовой состав относительно стабильный, что обусловлено особенностями биотопа.

Таким образом, при планировании освоения зале^ей следует учитывать характер окру^ающей растительности. Оптимальным решением будет введение в сельскохозяйственный оборот всей площади зале^и, а не ее отдельных участков, т.к. активность внедрения адвентов повышается в условиях локальных нарушений растительного покрова.