Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

БИОПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ Р. ОРХОН (СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ) В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ ПАСТБИЩНОЙ НАГРУЗКИ

Болонева Л.Н. 1 Убугунов Л.Л. 1 Дамдинжавин З. 2 Корнакова Е.С. 1
1 ФГБУН «Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН»
2 Институт ботаники АНМ
Приводятся результаты изучения биологической продуктивности растительных сообществ пойменных лугов р. Орхон (Северная Монголия) Сделан вывод о том, что длительное, интенсивное пастбищное использование данных экосистем привело к упрощению структуры фитоценоза, сокращению видового разнообразия, продуктивности растительных сообществ и, как следствие этого, снижению их экологической устойчивости.
пойменные луга
биопродуктивность
ботанический состав
экологическое состояние
1. Убугунов Л.Л., Убугунова В.И., Корсунов В.М. Почвы пойменных экосистем Центральной Азии. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2000. – 216 с.;
2. Шалыт М.С. Методика изучения морфологии и экологии подземной части отдельных растений и растительных сообществ // Полевая геоботаника. – М., Л.: Наука, 1960. – Т. 2. – С. 369-447.

Биологическая продуктивность является важнейшей функциональной характеристикой экосистем и используется для отражения их устойчивости. Количественные параметры биоразнообразия могут служить показателями степени деструктивных изменений экосистем.

В 2011 г. нами начато изучение био- и педоразнообразия экосистем Монголии и России в условиях опустынивания. Определена биологическая продуктивность пойменных луговых фитоценозов на шести участках модельного полигона междуречья р. Орхона и Селенги (Северная Монголия, Селенгинский аймак). Уникальность выбранных объектов обусловлена возможностью проведения на них мониторинговых наблюдений. В результате комплексных научных исследований, в конце 80–х годов прошлого столетия, дана оценка экологического состояния этих экосистем: детально рассмотрены эколого-генетические особенности и агрохимические параметры плодородия доминирующих типов почв, охарактеризованы биологическая продуктивность, макро- и микроэлементный состав травяных сообществ, оценена устойчивость пойменных почв при различных сценариях антропогенного воздействия [1].

Материалы и методы исследования

Объектами исследования послужили широко распространенные в пойме р. Орхон болотистые (участки № 1: высота 619 м, N – 50°04’ 0.14», Е – 106°06’ 39.1» и № 2: высота – 612 м, N – 50° 04’ 16.4», Е – 1060 07’ 00.1»), настоящие (участки № 3: высота – 613 м, N – 50° 04’ 48.3», Е – 106° 07’ 23.8» и № 4: высота – 611 м, N – 50° 04’ 57.4», Е – 106° 07’ 10.7») и остепненные луга (участки № 5: высота 613 м, N – 50° 04’ 36,6», Е – 106° 07’ 35,6» и № 6: высота 612 м, N – 50° 04’ 57.1», Е – 106° 07’ 42.1»).

Изучение биологической продуктивности надземной фитомассы проводили укосным методом в период максимальной продуктивности трав. Травостой срезали в 10-кратной повторности с площадок 50х50 см. Запасы подземной фитомассы оценивали методом монолитов в 6-ти кратной повторности с последующей отмывкой корней на почвенных ситах [2].

Результаты исследования и их обсуждение

В начале мониторинговых наблюдений растительный покров первого участка был представлен осоково-пурпурновейниковым сообществом, которое включало 61 вид растений. Проективное покрытие составляло 100 %, из них на долю злаков приходилось примерно 60 %, осок – 30 %, разнотравья около 10 % и бобовых менее 1 %. Доминантом являлся вейник пурпуровый (Calamagrostis purpurea), а содоминантом – осока дернистая – (Carex cespitosa). В составе травостоя обильно встречались ветреница вильчатая (Anemodium dichotomum), бодяг полевой (Cirsium arvense) чертополох курчавый (Carduus crispus) и кипрей болотный (Epilobium palustre). Разнотравно-злаково-осоковое сообщество второго участка было представлено 47 видами растений. Проективное покрытие составляло 100 %, в том числе осоки – около 50 %, злаки – 25 %, разнотравье – 20 % и бобовые – 5 %. В составе травостоя доминировали осоки – прямоколосая (Carex atherodes), двурядная (Carex lithophila) и войлочная (Carex tomentosa). Содоминанты: вейник пурпуровый, лисохвост тростниковый (Alopegurus arundimaceus), двукисточник тростниковый (Phalaroides arundimaceus) и полевица монгольская (Agrostis mongolica).

Широко распространенные в пойме Орхона осоково-пурпурновейниковые и разнотравно-злаково-осоковые сообщества болотистых лугов в настоящее время сменили осоково-лапчатковые (участок № 1) и разнотравно-пырейные (участок № 2) фитоценозы. В растительном сообществе первого участка проективное покрытие составило 90 %. В составе травостоя выделено 19 видов растений, в том числе 12 – разнотравья, 4 – осок, 2 – злаков и 1 вид бобовых. Доминирующее положение здесь занимает лапчатка гусиная (Potentilla anserina). Большое распространение в составе травостоя имеют осока остистая (Carex atherodes Sprengel), осока Шмидта (Carex schmidtii), гравилат алеппский (Geum aleppecum). В растительном сообществе второго участка проективное покрытие составило 80 %. Травостой представлен 19 видами растений, в том числе 8 – разнотравья, 6 – злаков, 4 – бобовых и 1 вид осок. В составе травостоя широко распространены пырей ползучий (Agropyron repens), вейник пурпуровый, горошек мышиный (Vicia cracca).

Эколого-ценотический состав флоры изученных растительных сообществ неоднороден. Так, из всего количества видов, произрастающих на болотистых лугах, 42-47 % относится к азональному комплексу, представленному в основном луговой и водно-болотной растительностью, 16-37 % – к степному комплексу, с большим участием собственно степной и лесостепной групп и 21 % относится к лесному комплексу. В растительном сообществе первого участка существенна доля антропофильного комплекса – 15,8 %. В составе изученных травостоев преобладают эумезофиты: на их долю приходится 42-47 %.

В начале мониторинговых наблюдений растительный покров третьего участка был представлен разнотравно-злаково-монгольскополевицевым растительным сообществом настоящего луга, которое включало 72 вида растений. Проективное покрытие составляло 100 %, из них на долю злаков приходилось примерно 50 %, разнотравья – 30 %, бобовых и осок – по 10 %. Резко доминирующим злаком являлась полевица монгольская. В составе травостоя довольно обильны были мятлик узколистный (Poa angustifolia), лисохвост тростниковый и ячмень короткоостый (Hordeum brevisubulatum). Разнотравье, в основном, было представлено хвощом полевым (Equisetum arvense), василистником простым (Thalictrum simplex), ветреницей вильчатой. Растительность четвертого участка была представлена злаково-богаторазнотравным сообществом, которое включало в себя около 80 видов. Проективное покрытие составляло 95 – 100 %, из них на долю разнотравья приходилось 45 %, злаков – 35 %, осок – 15 % и бобовых – около 5 %. В составе травостоя доминировали подмаренник настоящий (Galium verum), кровохлебка лекарственная (Sanguisorba officinalis), латук сибирский (Lactuca sibirica), хвощ луговой (Equisetum pretense) и др. Из злаков довольно широко были распространены кострец безостый (Bromopsis inermis) и леймус китайский (Elymus chinensis).

Разнотравно-злаково-монгольскополевицевые и злаково-разнотравные сообщества настоящих лугов сменили злаково-пырейные (участок № 3) и богаторазнотравно-вейниковые луга (участок № 4). В растительном сообществе участка № 3 проективное покрытие сократилось до 80 %. В составе травостоя выделено 20 видов растений, в т.ч. 12 – разнотравья, 6 – злаков и по 1 виду бобовых и осок. Доминирующее положение здесь занимает пырей ползучий. Содоминанты – горошек мышиный, хвощ луговой, вейник пурпуровый. В составе богаторазнотравно-вейникового сообщества выделено 35 видов растений: 5 – злаков, 4 – бобовых, 2 – осок и 24 – разнотравья. Проективное покрытие составило 85 %. Доминантом является вейник пурпуровый. Содоминанты – костер безостый (Bromus inermis), мятлик луговой (Poa pratensis), полынь рассеченная (Artemisia laciniata), кровохлебка лекарственная, девясил британский (Inula britanica).

Из всего количества видов, произрастающих на настоящих лугах, 48-65 % относится к степному комплексу с большим участием лесостепной и собственно степной групп, 20-31 % – к азональному, представленному луговой растительностью и 5-14 % относятся к лесному комплексу. Существенна доля и антропофильного комплекса: 6-10 %. В составе травостоя разнотравно-пырейного сообщества преобладают эуксерофиты (30 %) и эумезофиты (30 %), довольно высока доля и мезоксерофитов (25 %). Фитоценоз второго участка характеризуется доминированием эумезофитов (46 %), и равным участием ксеромезофитов и мезоксерофитов (17 %).

В начале мониторинговых наблюдений участок № 5 был занят разнотравно-леймусовым сообществом, в котором было отмечено 40 видов растений. Проективное покрытие составляло 70 %: злаки – 60 %, разнотравье – около 10 %, осоки и бобовые – менее 1 %. Резко доминирующим злаком являлся леймус китайский. Из разнотравья относительно обильны были подмаренник настоящий, полынь рассеченная шлемник байкальский (Scutellaria baicalensis). На участке № 6 произрастало разнотравно-мелкоосочково-змеевковое сообщество, включающее 22 вида. Проективное покрытие – 35 %, из них 20 % приходилось на долю злаков, 10 % – осок, 5 % – разнотравья. Доминантами из злаков являлись змеевка растопыренная (Gleistogenes squarrosa), из осок – осока твердоватая (Carex duriuscula). Из разнотравья часто встречались лук душистый (Allium odorum), гвоздика разноцветная (Dianthus versicolor), полынь замещающая (Artemisia commutate).

Места произрастания разнотравно-леймусовых и разнотравео-мелкоосочково-змеевковых растительных сообществ остепненных лугов в настоящее время заняты леймутсовыми и твердоватоосочковыми травостоями. В леймусовом сообществе проективное покрытие снизилось до 45 %, видовое разнообразие сократилось до 17: выделено по 2 вида злаков и бобовых, 1 – осок и 12 видов разнотравья. Полностью сохранился доминантный состав. Содоминанты – осока твердоватая, полынь рассеченная, лапчатка вильчатая (Potentilla bifurca). В твердоватоосочковом сообществе шестого участка число видов сократилось до 15: выделено 2 вида злаков, по 1 виду бобовых и осок и 11 видов разнотравья. Проективное покрытие составило 70 %. Доминирующее положение здесь занимает осока твердоватая. Содоминанты: леймус китайский, лапчатка вильчатая, полынь метельчатая (Artemisia scoparia).

Из всего количества видов, произрастающих на остепненных лугах, 60-65 % относится к степному комплексу с доминированием лесостепной группы, 12-13 % – к лесному комплексу, 6-7 % – к азональному. Существенна доля и антропофильного комплекса: 18-20 %. В составе травостоя леймусового сообщества преобладали мезоксерофиты (35 %), участие ксеромезофитов и эумезофтов было равным (24 %). Экологический состав флоры твердоватоосочкового растительного сообщества характеризуется доминированием ксеромезофитов (33 %), относительно высоким участием мезоксерофитов (27 %) и равной долей эуксерофитов и эумезофитов (20 %).

Смена ботанического состава и уменьшение видового разнообразия и проективного покрытия изученных растительных сообществ отразилась на изменении параметров биопродуктивности (рисунок).

boloneva.tif

Биопродуктивность пойменных лугов р.Орхон. ц/га сухой массы

Усл. обозн.: участок № 1: 1 – осоково-пурпурновейниковые; 2 – осоково-лапчатковые; участок № 2: 3 – разнотравно-осоковые; 4 – пырейные; участок № 4: 5 – разнотравно-злаково-монгольскополевицевые; 6 – злаково-пырейные; участок № 5: 7 – злаково-разнотравные; 8 – богаторазнотравно-вейниковые; участок № 6: 9 – разнотравно-леймусовые; 10 – леймусовые; участок № 7: 11 – разнотравно-мелкоосочково-змеевковые; 12 – твердоватоосочковые.

В начале мониторинговых наблюдений болотистые луга имели высокую биологическую продуктивность (755-987 ц/га). Естественная продуктивность настоящих лугов (320-393 ц/га) соответствовала среднепродуктивным лугам, а остепненных лугов – средне- и низкопродуктивным. По накоплению фитомассы (288-439 ц/га) они были близки к зональным горностепным ландшафтам и уступали болотистым и настоящим лугам. Доля надземной фитомассы изученных растительных сообществ составляла 3-11 % от общих запасов. Минимальные значения данного показателя были характерны для фитоценозов остепненных лугов, максимальные – для настоящих лугов.

В 2011 году, по уровню биологической продуктивности изученные фитоценозы можно разделить на две группы: низкопродуктивные – злаково-пырейное сообщество настоящего (182 ц/га) и растительные сообщества остепненных лугов (197-206 ц/га) и высокопродуктивные – богаторазнотравно-вейниковое сообщество настоящего (739 ц/га) и растительные сообщества болотистых лугов (641-706 ц/га).

Доля надземной фитомассы в общих запасах в большинстве изученных фитоценозов не превышает 3-7 %. Максимальные значения данного показателя характерны для пырейного сообщества болотистого (47 ц/га) и леймусового сообщества остепненного лугов (42 ц/га). Наиболее резкое снижение видового разнообразия обусловило минимальное накопление надземной фитомассы травостоем 3-го участка (10 ц/га).

Для рассмотренных растительных сообществ характерно многократное преобладание подземной фитомассы над надземной и концентрация ее в верхнем 0-10 см слое, что свидетельствует о своеобразном приспособлении растительности к специфическим условиям среды обитания. На долю корневой массы в общих запасах приходится от 93 до 97 %.

Заключение. Ненормированное пастбищное использование пойменных лугов в течение более двадцати лет вызвало ряд изменений в их экологическом состоянии. В результате проведенных нами исследований установлено, что произошла смена ботанического состава травостоев, резко снизилось видовое разнообразие, изменились параметры биопродуктивности, что привело к снижению экологической устойчивости данных экосистем.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Д-2,5 СО РАН – АНМ «Разнообразие почв как обобщающий показатель состояния экосистем и разработка методов управления рисками опустынивания Трансграничной территории на основе инновационных агрохимтехнологий и фитотехнологий».


Библиографическая ссылка

Болонева Л.Н., Убугунов Л.Л., Дамдинжавин З., Корнакова Е.С. БИОПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ Р. ОРХОН (СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ) В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ ПАСТБИЩНОЙ НАГРУЗКИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-1. – С. 96-99;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=3859 (дата обращения: 09.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074