Видовой состав и продуктивность фитоценозов, улучшенных путем фитомелиорации на бурых полупустынных почвах Калмыкии

Деградация земель аридных экосистем выдвигает задачу разработки методов их экологической реставрации. Одним из методов экологической реставрации деградированных земель является фитомелиорация. Биологическая мелиорация деградированных земель с использованием экологически специализированных видов ксерофитов, галофитов, псаммофитов является надежным способом сохранения, обогащения и охраны биоразнообразия природных аридных экосистем.

На территории Калмыкии работы по фитомелиорации начаты П.П. Бегучевым еще в довоенные годы, были созданы первые производственные посевы кохии простертой или прутняка, получившего местное название «зултурган» [1,2]. Работы по биологической мелиорации в восточной части Калмыкии активизировались в 70-80-е годы XX столетия. Благодаря реализации программы «Генеральная схема по борьбе с опустыниванием Черных земель и Кизлярских пастбищ» к середине 90-х годов на территории Калмыкии введены в эксплуатацию более 150 тыс. га улучшенных пастбищ [11].

Перспективными для фитомелиорации в условиях Калмыкии являются Kochia prostrata (песчаный и солонцовый экотипы), Artemisia lerchiana , Agropyron fragile и сорта на его основе, Elytrigia elongata , Camphorosma lessingii [3].

Согласно разработанным технологиям фитомелиорация на пастбищах с деградированной растительностью предусматривает сплошной либо полосный посев семян растений-фитомелиорантов [4,12,14]. В последние годы работы по фитомелиорации деградированных участков пастбищ в республике проводятся как специализированными организациями, так и отдельными фермерами.

Осенью 2011 г. мы провели исследования пастбищных участков, на которых в различное время были проведены фитомелиоративные работы специализированной организацией «ООО Черные земли». На исследованных участках в качестве фитомелиоранта использовали Kochia prostrata, чередуя

улучшенные участки с участками естественной растительности (буферные зоны).

Кохия стелющаяся ( Kochia prostratа ), прутняк – длительновегетирующий летнезимнезеленый средне-позднелетнего цветения настоящий полукустарничек высотой 10-80 см с приподнимающимися или прямостоячими ветвями, хамефит, анемофил, гемианемохор [9]. Прутняк – полиморфный вид, состоящий из двух подвидов: серого и зеленоватого. Для серого подвида характерно шерстистое густое и беломохнатое опушение стеблей, листьев и околоцветников, более крупные листья и цветы (2,0-2,2 мм в диаметре), толстые, крепкие вегетативные и генеративные побеги; у зеленоватого подвида слабоопушенные, почти голые, часто блестящие стебли и листья, тонкие вегетативные и генеративные побеги, мелкие листья и цветы (1,4-1,6 мм в диаметре) [13].

Наиболее широко представленные в Прикаспии арало-каспийский песчаный (серого подвида) и арало-каспийский солонцовый (зеленоватого подвида) экотипы являются засухоустойчивыми и солевыносливыми.

Посев семян прутняка проводили в 3-ей декаде ноября - 1-ой декаде декабря в обработанных полосах шириной 10 м. Необработанная полоса буферной зоны также составляла 10 м. Для посева использовали семена песчаного экотипа, собранные накануне в местах естественного произрастания прутняка. Сбор семян производили вручную.

Учеты и наблюдения проводили по общепринятым методикам [7,8,10]. Площадь геоботанического описания составляла не менее 100 м2. Продуктивность растительных сообществ определяли укосным методом на учетных площадках, отвечающих средним показателям описываемого фитоценоза по составу, состоянию, высоте и общему проективному покрытию травостоя. Скашивание проводили на площадках 1м х 2,5 м в 4-х-кратной повторности при высоте среза 2-3 см, поскольку обследованные участки используются в качестве пастбищ. Продуктивность сообществ приведена в воздушно-сухой массе. Латинские названия видов растений приведены по С.К. Черепанову [15]. Ста- тистическая обработка данных по продуктивности выполнена в программе Microsoft Excel.

Участок 1. Почвы – бурые полупустынные супесчаные. В 2007 г. произведен полосный посев прутняка. Полосы улучшения заметно отличаются от буферных полос. Общее проективное покрытие (ОПП) травостоя в полосах улучшения и буферных зонах, видовое богатство фитоценозов в осенний сезон представлено в таблице. При равном значении ОПП травостоя растительных сообществ в улучшенных полосах и буферной зоне, проективное покрытие многолетников различается. Плотность ценопопуляции прутняка в полосах улучшения составляет 7-8 растений на 1м². В полосах улучшения ценозообразующим видом является Kochia prostrata, а в буферной зоне - Stipa sareptana, довольно обилен Poa bulbosa . Продуктивность сообществ в полосах улучшения - 9,8±0,8 ц/га, в буферной зоне - 6,2±0,5 ц/га.

Участок 2. Почвы – бурые полупустынные песчаные. В 2004г. произведен полосный посев прутняка. Начиная с 2007г. участок ежегодно подвергается пожарам. Произошло внедрение Kochia pros- tratа в буферную зону, Stipa sareptana - в улучшенные полосы. Полосы улучшения еще отличаются от буферных полос, плотность ценопопуляции прутняка в полосах улучшения составляет 5-6 растений на 1м2. В буферной зоне естественная растительность представлена ковыльно-эфемероидным сообществом, в травостое преобладают Stipa sareptana, Poa bulbosa и Carex stenophylla. Продуктивность сообществ в полосах улучшения - 4,8±0,3 ц/га, в буферной зоне на 10% ниже - 4,2±0,4 ц/га.

Участок 3 . Почвы – бурые полупустынные песчаные. В 2001г. произведен полосный посев прутняка. Начиная с 2007г. участок ежегодно подвергается пожарам. Полосы улучшения почти не отличаются от буферных полос. Плотность ценопопу-ляции прутняка в полосах улучшения и буферной зоне одинакова - 3-4 растения на 1м². В полосах улучшения и в буферной зоне растительность представлена ломкожитняково-эфемероидным сообществом. В травостое преобладают Poa bulbosa, Carex stenophylla , Agropyron fragile . Продуктивность сообществ в полосах улучшения - 4,6±0,5 ц/га, в буферной зоне - 4,3±0,4 ц/га.

Таблица . Видовой состав растительных сообществ в улучшенных полосах и буферной зоне

Систематический анализ осенней флоры растительных сообществ улучшенных полос и буферных зон показал, что видовое богатство представлено 20 видами, относящимся к 12 семействам. Наиболее богаты видами семейства Poaceae ( 6 видов ), Chenopodiaceae ( 3 вида ). Среди краснокнижных видов о тмечены Iris pumila, входящий в список редких видов РФ [5] и Tulipa biebersteiniana , рекомендованный в Красную книгу Республики Калмыкия [6] . Из таблицы видно, что ОПП травостоя и видовое богатство растительных сообществ в улучшенных полосах и буферных зонах практически не различается, за исключением Iris pumila , отмеченного только в буферных зонах.

Заметно изменение участия Kochia prostrata в полосах улучшения и буферных зонах на участках, фитомелиорированных в разные годы. В полосах улучшения 2001 г. проективное покрытие Kochia prostrata незначительно выше, чем в буферной зоне, фитомелиорант не является ценозообразующим видом. В полосах улучшения 2004 г. проективное покрытие Kochia prostrata вдвое выше, чем в буферной зоне. В полосах улучшения 2007 г. ценозообразующим видом является Kochia prostrata , в буферной зоне - Stipa sareptana .

Внедрение Kochia prostrata в буферную зону заметно на 4-й год после фитомелиорации, на 10-й год проективное покрытие Kochia prostrata в улучшенных полосах и буферной зоне не различается, преобладает многолетний рыхлодерновинный злак Agropyron fragile - ценозообразующий вид на бурых полупустынных супесчаных и песчаных почвах. Полукустарничек Artemisia lerchiana в растительных сообществах буферных зон и улучшенных полос 2001 и 2004 гг. представлен единичными экземплярами.

Как отмечено выше, участки, улучшенные в 2001 и 2004 гг., с 2007 г. подвергаются пожарам. Прутняк устойчив к огню, несмотря на то, что почки возобновления у него располагаются над землей. Причиной устойчивости прутняка к огню является меньшая горючесть из-за большого содержания влаги в тканях, так как это растение вегетирует и в летнее время. Однако ежегодные пожары снижают жизненное состояние и плотность популяции Kochia prostrata. Влияние пожара на растительность и возобновление растений после пожара определяется также гранулометрическим составом почв. Artemisia lerchiana в большей степени страдает от действия огня на легких почвах, чем на суглинистых, что связано с тем, что корневая шейка растений на супесчаных и песчаных почвах выдается из почвы в результате дефляции почв и усиленного выпас.

Продуктивность сообществ в полосах улучшения на 4-й год после фитомелиорации составила 9,8±0,8 ц/га, на 7-ой год - 4,3±0,4 ц/га, на 10-й год -4,6±0,5 ц/га. Снижение продуктивности растительных сообществ улучшенных угодий связано не только со сроками окончания активной продуктивности фитомелиорантов, но и отрицательным влиянием на них пожаров в последние годы.