Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния пастбищ сарпинской низменности и перспективы использования фитомелиорации 8
Глава 2 Объекты, программа и методика исследований 27
2.1 Объекты исследований 27
2.2 Программа и методика исследований 29
3 Природно-хозяйственный потенциал пастбищных угодий сарпинской низменности 32
3.1 Оценка экологического состояния пастбищных угодий и животноводческой нагрузки 32
3.2 Климат и агрометеорологические ресурсы Сарпинской низменности 39
3.3 Рельеф, грунтовые воды, почвенные и лесные ресурсы Сарпинской низменности 43
4 Биоразнообразие и кормовая ценность деградированных пастбищных фитоценозов сарпинской низменности 55
4.1 Перспективы самовосстановления пастбищной растительности в зависимости от запаса семян в почве . 62
4.2 Восстановление растительности пастбищ, подвергшихся пожарам 64
5 Продуктивность фитомелиорированных пастбищ 71
5.1 Особенности пастбищезащитного природопользования на ключевых объектах (на примере Черноярского района) 71
5.2 Эколого-мелиоративное состояние лесопастбища «Юго-Западное» и влияние пастбищезащитных насаждений на продуктивность и ботанический состав кормовых угодий 75
5.3 Эколого-мелиоративное состояние лесопастбища «Западное» и влияние куртинных и мелиоративно-кормовых насаждений на продуктивность и ботанический состав кормовых угодий 93
6 Лекарственные растения, улучшающие фитосанитарное состояние пастбищ в лесоаграрных ландшафтах сарпинской низменности 119
6.1 Лекарственные ассоциации на естественных пастбищах Сарпинской низменности 119
6.2 Лекарственные фитоценозы фитомелиорированных пастбищ 126
6.2.1 Биоэкологические особенности развития лекарственных фитоценозов на лесопастбищах «Западное» и «Юго-Западное» 132
6.3 Рост и развитие, агротехника выращивания и перспективы введения в агроландшафты лекарственных растений 139
7 Эколого-экономическая эффективность лесопастбищного природопользования в условиях сарпинской низменности 150
Выводы 157
Рекомендации производству 159
Библиографический список 160
- Анализ состояния пастбищ сарпинской низменности и перспективы использования фитомелиорации
- Климат и агрометеорологические ресурсы Сарпинской низменности
- Восстановление растительности пастбищ, подвергшихся пожарам
- Эколого-мелиоративное состояние лесопастбища «Юго-Западное» и влияние пастбищезащитных насаждений на продуктивность и ботанический состав кормовых угодий
Введение к работе
Актуальность проблемы определяется необходимостью разработки методов восстановления растительного покрова аридных пастбищ, деградировавших в результате ресурсозатратной деятельности человека и неблагоприятных природно-климатических условий, т.к. ежегодная потеря от деградации и опустынивания достигает 70 млн. т в зерновом эквиваленте. При этом следует обращать особое внимание на сохранение уже имеющихся растительных ресурсов аридных территорий, которые обладают повышенной устойчивостью к жестким абиотическим условиям и способствуют быстрейшему восстановлению утраченной продуктивности. Устойчивое развитие аридных агроландшафтов в первую очередь связано с получением ежегодно возобновляемых источников энергии в виде полезной биоэкологической продукции, в частности кормовой фитомассы, обеспечивающей животных полноценными кормами.
Одним из способов увеличения продуктивности аридных ландшафтов является использование лесомелиоративных приемов улучшения угодий. Актуальность исследований определяется недостаточной изученностью механизмов деградации растительности засоленных пастбищ и необходимостью разработки комплекса научно-обоснованных мероприятий, направленных на повышение кормоемкости пастбищных угодий с максимальным вовлечением имеющихся природных ресурсов.
Цель и задачи исследований: Целью являлась оценка биоэкологического потенциала деградированных и лесомелиорированных пастбищ и разработка научно-практических основ их восстановления и продления продуктивного долголетия, включающая применение фитомелиорантов и лекарственных растений.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
проведение комплексного анализа состояния пастбищ и выявление экологических факторов, снижающих биоразнообразие и урожайность кормовых угодий Сарпинской низменности;
оценка биоэкологического состояния вязовых и терескеновых насаждений в лесо-аграрных ландшафтах Сарпинской низменности и перспективы использования ЗЛН;
мониторинг продуктивности фитоценозов и биоразнообразия пастбищных и лесопастбищных угодий;
разработка ассортимента и агротехники выращивания лекарственных растений, качественно улучшающих фитосанитарное состояние пастбищ;
- проведение эколого-экономической оценки использования насаждений.
Научная новизна работы:
расширены биоэкологические познания об особенностях деградации и восстановления аридных пастбищ и лесомелиорируемых угодий на бурых и светло-каштановых почвах, включающие влияние пожаров и запас семян в почве;
впервые для Сарпинской низменности изучено мелиоративное влияние вязовых и терескеновых насаждений на биоразнообразие, хозяйственно-ботаническую структуру, урожайность, состав экологических групп нижнего яруса лесопастбищ, позволяющие оптимизировать лесопастбищное природопользование;
впервые теоретически и экспериментально обоснован ассортимент и введение
лекарственных видов в лесоаграрные ландшафты, с учетом их естественной локализации и биоэкологических особенностей.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретической основой являются методы восстановления продукционных функций деградированных пастбищ, с участием дендро- и фитомелиорантов. Выявленные позитивные аспекты древесного и древесно-кустарникового яруса позволяют увеличить продуктивность, биоразнообразие, в т.ч. лекарственных видов, продлить срок эксплуатации кормовых угодий. Методологические подходы могут быть использованы при агролесомелиоративном обустройстве деградированных пастбищ. Обоснованность научных положений и выводов работы подтверждены при реализации проектов по фитоме-лиорации деградированных пастбищ ФГУП «Нижняя Волга», при выполнении НИР по ГК№26 от 15.04.08 г. с МСХ Астраханской обл., ГК №949/13 от 11.08.06 г.
Методология и методы исследований основаны на комплексном анализе де-градационно-демутационных процессов, протекающих в пастбищных и лесопастбищ-ных фитоценозах на светло-каштановых и бурых супесчаных солонцеватых почвах Сарпинской низменности.
В основу работы положены 14-летние (1999-2013 гг.) авторские исследования, статистические данные, фондовые материалы библиотек, космоснимки, материалы по почвенному засолению, растительному покрову на момент формирования лесопастбищ.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
особенности деградации растительного покрова на светло-каштановых и бурых супесчаных солонцеватых почвах Сарпинской низменности;
биоэкологические особенности роста и развития пастбищезащитных вязовых и мелиоративно-кормовых терескеновых насаждений;
урожайность и биоразнообразие пастбищ под защитой фитомелиоративных насаждений;
научно-практическое обоснование введения в лесоаграрные ландшафты перспективных лекарственных растений;
эколого-экономическая оценка создания и эксплуатации лесопастбищных аг-роландшафтов.
Личный вклад. Автору принадлежит постановка проблемы, составление программы исследований, закладка опытов, анализ экспериментальных материалов, разработка рекомендаций для производственной проверки, публикации материалов исследований. Исследования проводились в рамках тематического плана НИР: 03.05.03.03, 04.17.03.01. (ГНУ ПНИИАЗ) и 03.05.01.01 (ГНУ ВНИАЛМИ). Доля личного участия автора 60%.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечены и подтверждены большим объемом натурных исследований по определению продуктивности пастбищ и лесопастбищ, видового состава и биометрических параметров деревьев и кустарников, лабораторных анализов качества корма и др., с применением современных компьютерных технологий.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на 10 международных и региональных конференциях, наиболее значимые из которых: «Защитное лесоразведение в РФ» (Волгоград, 2011); «Аграрная наука – основа успешного развития АПК и сохранения экосистем» (Волгоград, 2012); «Проблемы рационального природопользования и сохранения равновесия в аридных зонах» (ПНИИАЗ, 2012); «Scientific enquiry in the contemporary world: theoretical basics and innovative approach», vol l. Natural sciences, (USA, 2012); «Направления развития современных систем земледелия» (г. Херсон, 2013 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, в том числе 6, в изданиях рекомендованные ВАК Минобрнауки РФ, объемом 23,5 п.л.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 208 страницах. Состоит из введения и 7 глав, выводов, предложений производству. Содержит 42 таблицы, 51 рисунок, 13 приложений. Список используемой литературы включает 237 наименований, в том числе 10 на иностранных языках.
Автор благодарит научного руководителя д.с.-х.н., Воронину В.П.; академиков РАН Зволинского В.П. и Кулика К.Н., к.с.-х.н. Мухортова В.И. за сотрудничество.
Анализ состояния пастбищ сарпинской низменности и перспективы использования фитомелиорации
Проведение исследований флористического состава и особенностей формирования естественной растительности является научной основой решения задач по охране и воспроизводству кормовых ресурсов Сарпинской низменности. Изучение продуктивности пастбищ проводили многие авторы [10, 12, 14, 34, 36, 45, 59, 62-64, 67, 68, 88, 116, 138, 145, 213], разрабатывая методы экологической реставрации нарушенных пастбищных экосистем и доказывая их экономическую и экологическую эффективность. Однако, на сегодняшний день эта проблема по-прежнему актуальна.
Повышение продуктивности пастбищных ценозов основано на улучшении абиотических условий местообитания растений [29, 95, 100, 139], мобилизации аборигенных и интро-дуцированных видов, имеющих высокую урожайность [54, 81, 114, 185, 187, 188].
Прикаспий как географический эталон аридного пояса России [19] включает степную - 5,5 млн. га (17,4 %), сухостепную - 13,7 млн га (44 %), полупустынную - 6,4 млн. га (20,5 %), пустынную - 5,7 млн. га (18,1 %) зоны [72, 222], которые отличаются по почвенным, климатическим, экологическим, биологическим, фитоценотическим показателям, видовому составу фитоценозов, структуре в сообществах и т.д.
Обширные пространства Прикаспийской низменности заняты травяной растительностью и кустарниками. По мнению А.П. Лактионова Северный Прикаспий является современным центром видообразования цветковых растений, где произрастает 1253 вида из 516 родов, 160 семейств. Во флоре доминируют (88,9%) травянистые моно- и поликарпики, доля древесных видов – 2,5% (32 шт.), кустарников – 3,% (43 шт.) [112, 158]. Причина малой обле-сенности кроется в почвенной засоленности, недостатке осадков, суховеях, длительных засухах, что губительно влияет на древесную растительность. Д.С. Дзыбеков считает, что Прикаспийские пустыни – это царство полукустарниковых полыней: Лерха, черной, песчаной [60]. А.В. Прозоровский и Е.М. Лавренко считают все полыни из подрода Seriphidium и их ценозы эндемиками пустынь [109, 165]. Е.М. Лавренко и Л.Е. Родин отмечают преобладание в Прикаспийской полупустыне злаково-полынных и полынных фитоценозов, где доминирует Artemisia lerchiana [110, 111, 179]. В состав злаковых сообществ входят дерновинные злаки (Stipa, Agropyron, Koeleria и др.).
Господствующие сообщества Среднеазиатских пустынь представлены гиперксеро-фитными полукустарниками и кустарниками (Salsola, Suaeda, Anabasis, Reaumuria, Ammopiptantus и др.), а на песках доминируют Haloxylon, Calligonum, Ephedra и др., а также пионеры песков – пустынные злаки, не образующие дернин, виды из рода Aristida [87].
Сарпинская низменность занимает плоскую полого-волнистую равнину с набором плоскозападинных, волнисто-равнинных урочищ. Здесь сформировались светло-каштановые глинистые и суглинистые, а также бурые почвы в комплексе с солонцами [120]. Грунтовые воды залегают на глубине 5-30 м [97], что создает тяжелые лесорастительные условия и ограничивает проведение фитомелиоративных работ [18].
Г.И. Степнин, изучив кормовые ресурсы Сарпинской низменности, зарегистрировал 256 видов из 173 родов, 48 семейств [194]. Он отмечает, что на долю злаково-белополынных пастбищ на бурых суглинистых сильно солонцеватых почвах приходится около 37%, урожайность 3,5-6 ц/га, использование – весеннее и осенне-зимнее. Белополынно-злаковые пастбища на бурых супесчаных почвах занимают 5-10% и используются в осенне-зимний период, их продуктивность 3,0-6,1 ц/га. Чернополынные и солянковые пастбища (7-10%) на солонцах и солончаках пригодны для выпаса овец в осенне-зимний период, их урожайность 1,7-2,5 ц/га.
Злаковые ассоциации образуют дернину. При этом корневая система сосредоточена в поверхностном двадцатисантиметровом слое почвы: в пустынях 90-99%, в степях 55-56%. Прирост однолетних побегов у злаков в степях Прикаспия составляет 100%, у полыней 50-80%. Залегание корней в слое почвы 0-20 см приурочено в пустынях до 90-99%, в степях – 55-65%. Урожайность фитомассы в полупустынях 7-12 ц/га, в пустынях– до 2 ц/га [29].
Многолетние флоро-геоботанические исследования пастбищных угодий региона [32, 43, 110, 111, 148, 203] выявили бедный видовой состав ассоциаций, состоящих обычно из 30-50 видов, и низкое проективное покрытие, что обусловлено неблагоприятными почвенно-климатическими условиями среды. Наиболее встречаемы представители семейств астровые, мятликовые и маревые. Виды из семейства маревые в общей фитомассе на засоленных почвах занимают более 95%.
Характерной особенностью растительности на светло-каштановых и бурых почвах является низкое проективное покрытие – 25-35%. Очень разрежены растительные ассоциации на солонцах. На суглинистых почвах растут ковыль сарептский (Stipa sareptana A. Beck), овсяница валисская или типчак (Festuca valesiaca), житняк пустынный (Agropyron desertorum Schult.). На подвижных песках встречаются псаммофиты: овес песчаный или кияк (Leymus racemosus (Lam.) Tzvel.), полынь песчаная (Artemisia arenaria DC.), астрагалы (Astragalus ve-resczaginii Kryl., Astragalus brachylobus Fisch., Astragalus cicer L., Astragalus arenarius L.). В ложбинах, западинах и по днищам балок встречаются пырей ползучий (Agropyron repens L. P.Beaw. = Elytrigia repens L.), бекмания (Beckmannia eruciformis L.), осока черноколосковая (Carex melanostachya Bieb. ex Willd.), житняк (Agropyron desertorum Schult.). Основой травостоя на солонцах, на бурых и светло-каштановых почвах являются ксерофильные виды: полынь черная (Artemisia vulgaris L.), полынь белая (Artemisia lerchiana Web.), полынь солончаковая (Artemisia halodendron Turcz. ex Bess.), прутняк (Vitex agnus castus L.), камфоросма (Camphorosma lessingii Litv.). На сильно солонцеватых почвах полынь занимает до 80%. Растительность солончаков и сильно засоленных почв по берегам озер представлена ажреком (Aeluropus lagopoides L.), кермеком Гмелина (Limonium Gmelini Willd.), кермеком полукустарниковым (Limonium suffiruticosum L.), Франкенией (Frankеnia pulverulеnta L.), сарсазаном (Halocnemum strobilaceum (Pall.) Bieb.), ежевником солончаковым или биюргуном (Anabasis salsa (C.A. Mey.) Benth.). В районе Сарпинских озер в понижениях произрастает прутняк (Vitex agnus castus L.). Повсюду встречаются лишайники (Parmelia vagans, P.ryssolea, Acarospora Schleicheri, Diploechistes Scruposus,) водоросли (Microcoleus vaginatus, Stratonostoc commune, Scytonema ocellatum) и мхи (Bryum caespiticium) [30, 44, 78, 87, 107].
Климатические условия региона с затяжными периодами летних засух в значительной степени способствуют широкому распространению степных пожаров. Первые попытки мониторинга воздействия пожаров на растительность пастбищ в условиях степи Астраханской обл. путем дистанционного зондирования предприняли О.А. Кокин, Т.В. Дымова, Б.Б. Морозов [89]. Последствия степного пожара зависят от доминирующей растительной ассоциации, времени пожара, последующей погоды, степени использования выгоревших территорий [80]. Выгорание растительности вызывает разнообразные изменения в развитии фитоцено-зов, поэтому существуют разные точки зрения о роли пирогенного фактора. Т.А. Работнов. Л.А. Родин, Л.Х. Сангаджиева, Ц.Д. Даваева, В.У. Манджиев [166, 179, 183] считают пожары необходимым фактором эволюции, сдерживающим развитие сорных трав и малоценных в кормовом отношении видов и усиливающим доминирование дерно 11 винных и корневищных злаков. Ф.Я. Попович, Н.Ф. Комаров считают, что после пожаров возрастает видовое разнообразие травостоя, а вегетация растений становится более продолжительной, что позволяет пользоваться пастбищами дольше. Экосистемы восстанавливаются после пожаров относительно быстро и стремятся к усложнению структуры [162, 88]. С.И. Данилов пришел к выводу о том, что пожары стимулируют рост растений, при этом возрастает общее количество особей на единицу поверхности, и увеличивается площадь, занимаемая отдельными экземплярами. Возникает новый фитоценоз [58]. П.П. Бегучев выявил, что под влиянием выжигания травостоя происходит более раннее развитие растений, что позволяет начинать выпас на пастбищах раньше [23]. По мнению Н.Ф. Комарова, И.И. Тереножкина, В.А. Банановой и В.Г. Лазаревой после пожаров заметно ослабляется роль полыней и разнотравьях [88, 199, 20]. Но, как выявили Е.М. Лавренко, Н.Ф. Комаров усиливается роль дерновинных и корневищных злаков в травостое [109, 88], т.к. полыни чувствительнее к огню, а злаки сохраняют способность к отрастанию, освобождаются из-под гнета конкурентного вида – полыни и занимают освободившееся место. В.А. Бананова и В.Г. Лазарева утверждают, что пожары, уничтожая в степях однолетники и эфемеры, способствует омоложению пастбищ [20]. М.С. Шалыт, А.А. Калмыкова [221] установили, что в результате пожаров многолетние и двулетние виды практически не уничтожаются огнем, но временно приостанавливаются в росте и развитии. Сильно повреждаются огнем однолетние эфемеры, но их зачатки сохраняются в почве. Например, мятлик луковичный быстро восстанавливается после пожара, т.к. его луковицы успешно сохраняются в почве под дерновиной злаков. Исследователи утверждают, что сгоревшая территория полностью восстанавливаются через 6 лет.
Климат и агрометеорологические ресурсы Сарпинской низменности
Район Сарпинской низменности характеризуется резко континентальным климатом, где ярко проявляется антициклонический режим погод. В южных районах выпадает 150-210 мм, в северных - до 250-350 мм. Экстремальность климатических условий низменности определяет неблагоприятное соотношение тепла и влаги (ГТК 0,3-0,4). В результате снижения осадков в 2-3 раза от средней нормы и влажности воздуха до 15-20 % в весенне-летний пери 40 од здесь часто возникают сильнейшие засухи (1999, 2002, 2011 гг.), приводящие к низкой продуктивности лугов и пастбищ.
За последние 30 лет климат территории стал оптимальнее по увлажнению в летний период, уменьшилась континентальность, так как зимы стали теплее, а весенне-летний период прохладнее и влажнее [181]. Высказывалось предположение об увеличении аридизации климата и глобальном потеплении [52]. Однако, последние 4 года стали засушливыми. Гидротермический режим прогнозируется по аналогии периода 1920-1950 гг., что соответствует снижению количества осадков, увеличению повторяемости засух, активизации эрозионных процессов, что приведет к большему оскудению природных условий региона.
На территории Сарпинской низменности годовая амплитуда экстремальных температур воздуха составляет 70-800С. Тепловые ресурсы 2800-3800оС, теплый период длится 230-290 дней, безморозный – 175-195 дней. Январь является самым холодным со среднемесячной температурой воздуха -8,5 – -10оС. В июле среднемесячная температура составляет 24-25оС. Относительная влажность воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Наименьшие ее значения отмечаются в июле – 40-50%, в отдельные дни – 15%. В теплый период года выпадает до 47 % от общего количества осадков.
Сезонные климатические особенности отмечаются между северной и южной частями низменности. Так, весна на севере наступает на 10-15 дней позже, а осень на 7-10 дней раньше по сравнению с южными территориями. В районе исследований весна наступает во второй декаде марта. Стремительное нарастание тепла приводит к быстрому подсыханию верхних слоев почвы. Характерной чертой весны является частое отсутствие осадков, приводящее к засухе продолжительностью до двух месяцев. Во время весенних суховеев скорость восточного ветра достигает 12-15 м/сек., температура воздуха повышается до 35-37оС, влажность падает до 10-15%, что приводит к раннему выгоранию пастбищной растительности. Лето наступает со второй декады мая, обычно жаркое и сухое с суховеями в июле. Средняя суточная температура воздуха достигает 20оС и держится 80-95 дней. Максимальные температуры воздуха достигают 38-44оС. Поверхность почвы нагревается до 60-70оС. Максимум осадков выпадает в мае – 31-50 мм. Осень наступает 03.09 – 08.10. Устойчивый переход температуры воздуха через 5оС начинается с 01.10-15.11. Продолжительность осени 65-75 дней. Зима начинается 22.11-20.12. В зимний период случаются резкие похолодания с тем 41 пературой до -38о…-44оС. Снежный покров (50-90 мм) устанавливается в третьей декаде декабря. Часто бывают оттепели (25-40 дней). В эти дни температура воздуха достигает 5-15оС, что вызывает снеготаяние. Почва максимально промерзает в феврале: 0,20-0,30 м в теплые и 1,10-1,40 м в холодные зимы. За зиму наблюдается 6-15 дней с сильным ветром (более 15 м/сек.), когда выпас овец нецелесообразен.
Особенностью центральной части Сарпинской низменности, где находятся объекты исследований, являются более тяжелые климатические условия, чем в северной и западной территориях. По данным Черноярской метеостанции (таблица 3.4) годовая сумма осадков за период наблюдений составила 256 мм, что на 80-140 мм меньше, чем в северной и западной частях низменности, количество дней с относительной влажностью воздуха менее 30% больше в 1,2-1,5 раза, максимальная температура воздуха 43 оС, минимум – 38 оС.
Развитие пастбищных растений определяется количеством накопленной влаги в почве за осенне-зимне-весенний период. В годы, когда на начало вегетации накапливается более 70 мм доступной влаги, создаются хорошие условия для роста и развития пастбищных трав. Оценка агрометеорологических показателей по годам исследований позволяет ранжировать годы. Погодные условия для формирования урожая пастбищных трав были неудовлетворительными из-за сухой весны в 2006-2007 и 2007-2008 гидрологические годы; средние условия из-за влажной весны и сухого лета отмечались в 2003-2004 гидрологический год; благоприятным для формирования хорошего урожая пастбищных трав из-за влажной весны и лета были 2000-2001, 2004-2005 и 2008-2009 гидрологические годы; неудовлетворительными для роста и развития пастбищных трав на протяжении всего периода вегетации были 2001-2002, 2002-2003, 2005-2006, 2009-2010, 2010-2011, 2011-2012 гидрологические годы. 3.3 Рельеф, грунтовые воды, почвенные и лесные ресурсы Сарпинской низменности
В геоморфологическом плане район исследований представлен субгоризонтальной аккумулятивной равниной, дренированной крупной речной долиной р. Волги. Долина врезана в поверхность низменной равнины Северного Прикаспия. Относительная глубина до лины по сравнению с прилегающими степными районами уменьшается к югу, рисунок 3.8.
При древнехвалынской трансгрессии Каспия, по мере его отступления, соли аккумулировались в почвенной толще и часто активно засоляют почвенный горизонт светло-каштановых и бурых Сарпинской низменной.
Рельеф Сарпинской низменности равнинный, сформирован под влиянием нижнехва-лынской трансгрессии Каспия, соляной тектоники и миграции древних волжских рукавов, рисунок 3.9. Сарпинская низменность - это слегка понижающаяся к юго-востоку равнина с развитыми на поверхности падинами глубиной до 1,5 м и единичными ложбинами, по которым весной направляются сточные воды. Дно Сарпинской низменности по отношению к окружающей равнине понижено на 10 м. Борта сложены хвалынскими глинами и суглинками. Наиболее крупная ложбина – Кривая Лука, протягивающаяся с севера на юг на 120 км.
В Черноярском и северной половине Енотаевского р-нов доминируют плоскозападин-ные ландшафты с падинами (23%), плоскоравнинные микробугорчатые ландшафты (20%), плоскозападинные с падинами, лиманами, балками и оврагами (20%), волнисто-равнинные эрозионные с западинами (17%).
Незначительную долю занимают ложбино-волнистые, затронутые дефляцией – переходные к пустыне от нижней к верхнехвалынской суше бывшего хвалынского моря (9%), волнисто-равнинные с западинами и бугристыми песками (6%) и плоскозападинные с падинами и западинами (5%).
Сарпинские озера, большая часть которых высохла, протягиваются на юг от Волгограда. Сложную конфигурацию береговой линии озёр со значительными площадями лиманов, вокруг которых расположены уплощённые увалы и холмы, обусловил руслово-дельтовый процесс. Водные угодья пресных и соленых озер (460 тыс. га) Сарпинской низменности внесены в «Перспективный список Рамсарской конвенции (водно-болотных угодий, имеющих международное значение)». Значимые озера – Цаган-Нур (до 40-60 км), Бар-манцак (3000 га), Ханата (2000 га), Сарпа (1200 га), Цаца (880 га). Площади их акваторий меняются в зависимости от времени года.
Грунтовые воды приурочены к хвалынским песчано-глинистым отложениям, но местами залегают и в хазарских. В приволжской полосе Волга дренирует хвалынские отложения и грунтовые воды опущены в хазарские пески. В ложбинах и понижениях грунтовые воды залегают на глубине 2-3 м, в остальной части – 3-10 м, доходящая на повышенных участках до 20 м и более. Центральная часть Сарпинской низменности в основном ограничена доступными грунтовыми водами. Лесомелиоративные типы (ЛМТ) занимают площади: ЛМТ б – с ограниченно доступными грунтовыми водами – 1,8 млн га; ЛМТ в – с возможностью перераспределения атмосферных осадков – 0,91 млн. га; ЛМТ г – лишенные источников дополнительного увлажнения – 0,95 млн. га (рисунок 3.10).
Минерализация воды увеличивается к юго-востоку – от 0,5 до 20 г/л. Высокоминерализованные воды имеют спорадическое распространение. Воды гидрокарбонатно-натриевого состава преобладают, реже встречаются хлоридно-натриевые.
Восстановление растительности пастбищ, подвергшихся пожарам
В северной части превалируют типчаково-ковыльные, типчаково-ромашниковые и белополынные пастбища, на солонцах – чернополынные. Территории, располагающиеся южнее, характеризуются преобладанием белополынных, ромашниковых и типчаково-ковыльных пастбищ (рисунок 4.2). Для самых южных областей характерны типчаково-ковыльные и типчаково-ромашниковые пастбища на светло-каштановых почвах и реже, чем в северных районах, встречаются ассоциации с господством черной и белой полыни на солонцах. Белополынная ассоциация Чернополынная ассоциация на средних солонцах на мелких солонцах Рисунок 4.2 – Растительные ассоциации на светло-каштановых солонцах Светло-каштановые почвы Сарпинской низменности заняты, в основном, дерновин-ными злаками: типчаком, тонконогом, ковылем. Сопутствующие виды: полыни, ромашник, тысячелистник узколистный. Здесь преобладают ассоциации и виды, входящие в них: - злаковая: ковыль Лессинга и сарептского, типчак; - белополынная: полынь белая, типчак, ковыль Лессинга; - типчаково-ромашниковая: типчак, тонконог, ромашник, полынь белая; - типчаково-прутняковая: типчак, прутняк, ковыль, полынь австрийская. Белополынно-прутняковая и камфоросмовая ассоциации встречаются как на светло 57 каштановых почвах, так и на солонцах. С увеличением солонцеватости в травостое снижается доля дерновинных злаков, появляются прутняк и белополынные сообщества. На светло-каштановых солонцеватых почвах встречаются типчаково-ромашниковые ассоциации.
На сухих лиманах с солонцеватыми почвами произрастает преимущественно типчаково-житняковая растительность; на солончаках – полынь солончаковатая, верблюжья колючка, тростник, лебеда бородавчатая; на солонцах господствуют черная полынь, камфоросма, встречаются белая полынь, прутняк. К солонцам приурочены чернополынные, камфоросмо-во-чернополынные и белополынно-житняковые ассоциации. Растительность на солонцах низкорослая, изрежена, густота травостоя до 20%.
Мезо-, микро- и нанорельеф, обусловливающие перераспределение влаги и тепла на малых участках, создают различия в гидротермическом режиме, что ведет к изменениям в расселении растительности. В понижениях и западинах на более увлажненных, темноцветных луговых почвах, преобладают влаголюбивые растения: пырей, типчак, чабрец, тысячелистник благородный, молочай, лапчатка. Весной в понижениях развиваются эфемеры: тюльпаны и мятлик луковичный. По берегам соленых озер встречаются солянки и болотная растительность. На супесчаных почвах и песках встречаются песчаный овес, песчаная полынь, полынь белая и веничная, донник каспийский, житняк сибирский. В зоне бурых супесчаных и песчаных почв основа пастбищ – ассоциации белой полыни, прутняка, житняка сибирского, ковыля сарептского и волосатика, типчака (рисунок 4.3).
На полузаросших песках растет полынь песчаная, кумарчик песчаный, костер кровельный, кохия, песчаный овес и другие псаммофиты. На подвижных песках растительность отсутствует или встречаются одиночно в котловинах выдувания: овес песчаный, биюргун, небольшие группы костра кровельного. Запасы фитомассы этих трав ничтожны и могут использоваться как дополнительный подножный корм только в зимнее время.
Луговая растительность приурочена к избыточно увлажненным местам (пойма р. Волги), где произрастает: вейник, костер безостный, свинорой пальчатый и др. Ассоциации аж-река и бескильницы образуют галофитные луга. Здесь встречаются виды из семейства сложноцветные: Junula, Hieracium, Galatella, Liposyris, бобовые виды: Medicago, Astrogalus, Oxytropis, Glycyrrhiza, зонтичные: Carum, Seseli и единично представители других семейств. Рисунок 4.3 – Растительные ассоциации на супесчаных бурых почвах
Результаты геоботанических обследований пастбищных фитоценозов Сарпинской низменности показывают доминирование полынной растительности. На микроповышениях преобладают белая и черная полынь, злаки, единичные экземпляры прутняка. На микросклонах – белополынно-ромашниково-мятликовая и типчаково-полынная ассоциации. По блюдцеобразным микропонижениям доминируют многолетние злаки: костер, типчак, пырей, таблица 4.1.
Питательность кормовых трав зависит от видовой принадлежности, фазы развития и условий местообитания. Важно учитывать время стравливания, чтобы добиться максимального эффекта. В кормозапасе Сарпинской низменности злаки (типчак, житняк, ковыль) составляют 35%, полыни - 43%, солянки - 17%, доля остальных видов незначительна. Наиболее ценными видами являются: полыни, прутняк, наименее – злаки (таблица 4.2).
Кормовые травостои с различными видами в сходных экологических условиях различаются по содержанию обменной энергии незначительно. По энергообеспеченности средне-каллорийными (7-10 МДж/га) являются: полынно-злаковые, злаково-полынные, злаково-полынковые, рогачево-чернополынные, спорышево-злаковые, чернополынно-однолетнезлаковые растительные ассоциации, высококаллорийными (10-16 МДж/га): эспар-цето-житняковые, житняково-прутняково-камфоросные растительные ассоциации [40].
Эколого-мелиоративное состояние лесопастбища «Юго-Западное» и влияние пастбищезащитных насаждений на продуктивность и ботанический состав кормовых угодий
Закладка лесопастбища проводились сеянцами вяза приземистого в 1977 году Никольским лесхозом на бурых супесчаных почвах (рисунок 5.2). Лесомелиорированный участок занимает 311 га, приурочен к одному геоморфологическому району, с одинаковыми по генезису и составу почвообразующими породами и однородными почвами. Рельеф участка равнинный, на западе – слабобугристый с наибольшей абсолютной отметкой 18 м. Направление ЗЛН с севера на юг, перпендикулярно дефляционно-опасным ветрам. ЗЛН созданы из 3-х, 4-х и 5-ти рядов с межполосным пространством 84 и 188 м. В средней части лесопастбища проходит 2 грунтовые дороги. Территория подвержена ветровой эрозии, так как слагается из почв легкомеханического состава. На третий год (1979 г.) после закладки лесонасаждений растительный покров лесо-пастбища2 состоял из однолетних рудеральных трав (лебеда татарская, рогач, курай, дис-курейния Софьи, бассия очитковидная) с пятнами полыни черной и однолетниково-полынных сообществ (полынок, полынь черная, мятлик луковичный, рогач, бассия очитко-видная). Семьдесят пять процентов территории пастбищ занимали слабосбитые однолетни-ково-белополынные (мятлик луковичный, рогач) и рогачево-белополынные ассоциации, иногда с пятнами типчака. Урожайность пастбищ не превышала 1,7-2,0 ц/га. На слабосбитые рогачево-чернополынные ассоциации приходилось 25% (мятлик луковичный, рогач), урожайность 2,0-2,5 ц/га.
Структура почвенного покрова, «Юго-Западное» пастбище Важным фактором, определяющим пестроту почвенного покрова, является микрорельеф. Он влияет на перераспределение влаги, что приводит к различной промытости почвогрунтов, способствуя формированию комплексности почв, различной степени засоленности. На территории района исследований повсеместно встречаются средние и крупные западины. В крупных западинах диаметром 10-15 м и глубиной более 9 см накапливается около 50 л/м2 воды в год, что достаточно для образования нисходящих токов, и соли
Геоботаническая карта ОПХ «Ленинское» МСХ РСФСР Всероссийского объединения Росзем-проект института Севказгипрозем – 14.12.1979 г. выщелачиваются в нижние горизонты почв. Здесь произрастают злаки, которые дают значительный опад для образования гумуса.
На плоских участках рельефа формируются солонцовые пятна, так как выпуклые элементы микрорельефа омываются атмосферными осадкам и вымывают соли с поверхности, перемещая их ниже по рельефу, где в небольших до 1 м микрозападинах вода испаряется и засоляет почву с поверхности.
Почвенно-геоботанические обследования пастбищ, проведенные совместно с сотрудниками ВНИИ почвоведения им. В.В. Докучаева, в 2010 г. показали (приложение В): на бурой полупустынной солонцеватой почве в микропонижениях преобладают типчак, ковыль, белая полынь, ромашник. На солонцах бурых полупустынных, мелких в микропонижениях преобладает ковыль Лессинга, полынь Лерха, мятлик луковичный, на микроповышениях – полынь Лерха, мхи, лишайники, типчак.
Бурые супесчаные почвы лесопастбища «Юго-Западное» характеризуются низким запасом продуктивной влаги. Глубина залегания грунтовых вод на повышениях – 10-14 м, в понижениях и западинах – 5-7 м.
Фитоценозы лесопастбища адаптируются к меняющейся экологической среде и реагируют на климатические и антропогенные факторы, постоянно трансформируются. Благоприятная климатическая обстановка приводит к экологическому балансу, когда ценные кормовые виды занимают лидирующее положение в фитоценозах и их биомасса нарастает, а урожайность увеличивается. Но этот баланс нарушаем при увеличении выпасаемого поголовья, при котором происходит дисбаланс между продуцентами и консументами, что является причиной деградации почвенно-растительного покрова: меняется видовой состав растительности, микроклимат, микрорельеф.
С учетом исторического опыта и природно-ресурсного потенциала у аборигенного населения сформировался опыт неистощительного использования аридных пастбищ, где структура стада должна состоять на 16% из овец, 15% верблюдов, 43% лошадей, 25% КРС и до 1% коз [140].
Структура стада не отвечает принципам рационального ведения хозяйства. Здесь выпасается 1200 голов овец (95%) и 65 голов КРС (5%). Отмечается нарушение допустимых норм и сроков выпаса из-за круглогодичного использования угодий. Из общей площади лесопастбища (311 га) сохранилось около 3500 деревьев вяза приземистого (11 шт/га) (рисунок 5.3). Площадь лесных полос (20,2 га) составляет 7% от общей площади лесопастбища. Возле кошары, находящейся около лесопастбища, растительный покров полностью отсутствует на 40 га. По лесопастбищу проходит густая дорожная сеть (11 га, 3%). На повышениях (15-18 м) в юго-западном направлении от кошары на месте зимней стоянки скота лесопастбище постоянно разбивалось и образовалось 43 га песков (14%). Около чабанской точки отмечается максимальное снижение кормоза-паса, процессы деградации и опустынивания прогрессируют. Для борьбы с этими процессами необходимо оптимизировать численность стада, проводить комплексные мероприятия по фитомелиорации.
Основу 3-х ярусного лесопастбища составляют ЗЛН из вяза приземистого, в межполосных пространствах встречаются кустарники (джузгун), полукустарники (полынь, прутняк), однолетние и многолетние травянистые растения. Некоторые ряды древостоя изрежены до саванного типа.
Конструкция лесных полос «Юго-Западного» лесопастбища в основном ажурно-продуваемая с множеством крупных просветов между стволами ( 60%) и мелкими в кронах (15-35%). В крупных западинах образуется ажурно-плотная конструкция ЗЛН (с мелкими просветами в кронах – 15-35% и почти без просветов в нижней части – 0-10%) вследствие отрастания поросли деревьев и разрастания полукустарников. В небольших западинах ЗЛН имеет ажурно-продуваемую конструкцию с крупными просветами в кронах (40-60%) и почти без просветов в нижней части (0-10%). На повышении ЗЛН чаще состоят из куртин оставшегося древостоя ажурно-продуваемой конструкции.
Похожие диссертации на Продуктивность и флористическое разнообразие пастбищ Сарпинской низменности под влиянием фитомелиорации
