Изменение содержания органического вещества южных черноземов Северо-Прикаспийской южно-степной провинции под влиянием выпаса скота

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изменение содержания органического вещества южных черноземов Северо-Прикаспийской южно-степной провинции под влиянием выпаса скота

М. В. Елисеева

Выпас сельскохозяйственных животных выступает в качестве главного, мощного и достаточно хорошо изученного фактора, оказывающего прямое и косвенное влияние на растительность. Влияние, оказываемое через изменение условий среды (уплотнение и изменение химического состава почвы и т.п.), следует рассматривать как косвенное влияние выпаса. Прямое его влияние (более сильное) проявляется в непосредственном воздействии животных на растительность (когда растения стравливаются или обламываются при воздействии на их вегетативные органы копыт животных) и через снижение запасов органики, главного материала для гумусообразования, вызывая тем самым обеднение почвы.

Наиболее существенное изменение, происходящее с пастбищными экосистемами в результате перевыпаса, помимо изменений в видовом составе растений, - это дегумификация почв, на фоне которой усиливается отрицательное влияние агрогенного переуплотнения, обесструктуривания и загрязнения различными токсичными соединениями. Связано это с тем, что перевыпас существенно меняет биологический круговорот в экосистеме.

Таким образом, в результате нерационального использования земель под пастбищные угодья, почва претерпевает ряд изменений, происходит уплотнение, изменение структуры, снижение содержания органического вещества почвы, а так же угнетение естественной растительности.

Ключевые слова: целина, слабо-, средне- и сильностибые пастбища, снижение органического вещества, пастбищная деградация.

Цель данного исследования - выявить влияние пастбищной нагрузки на содержание органического вещества и деградацию растительности естественных пастбищ.

Из всех антропогенных факторов вызывающих качественные изменения фитоценозов, выпас является наиболее сильным и масштабным. При прекращении выпаса или, наоборот, при чрезмерном выпасе в фитоценозах происходят резкие изменения. При оптимальной нагрузке формируется высокопродуктивный травостой с хорошим набором трав (Работнов, 1974; Смелов, 1974; Растительные сообщества..., 1984; Ларин и др., 1990; Мордкович и др., 1997; Чибилев, 1998). Превышение пастбищной нагрузки вызывает процессы пастбищной дегрессии. При этом луговые фитоценозы суцессионно сменяются более ксерофитизированными маловидовыми вариантами (Горшкова, Лобанова, 1972; Горшкова и др., 1977; Растительные сообщества..., 1984; Мордкович и др., 1997; Миркин и др., 1998; Чибилев, 1998). В отсутствие пастбищной нагрузки травяные сообщества зарастают кустарниками, что ведет к снижению их хозяйственной ценности (Раменский и др., 1956; Горшкова, 1966; Смелов, 1966; Андреев, 1974; Работнов, 1974; Горшкова и др., 1977; Миркин, 1984; Растительные сообщества..., 1984; Dormaar, 1989; Ларин и др., 1990; Миркин и др., 1996; Зоркина и др., 1998; Чибилев, 1998).

Впервые деградацию растительности под влиянием выпаса описал в своей работе Г.Н. Высоцкий (1915). Этот процесс был назван им пасторальной дегрессией, в настоящее время более часто говорят о пастбищной дегрессии. органический перевыпас пастбищный

Объектом работы послужили целинные и в различной степени сбитые пастбища на южных черноземах северо-Прикаспийской южно-степной провинции, приуроченных к п. Димитровский Илеккого района (Оренбургская область). Работы проводились в 2011 году.

На целинных участках и слабо-, средне- и сильносбитых пастбищах были заложены полнопрофильные разрезы, в которых изучалась морфология и отбирались образцы почв для химического анализа через каждые 10 см.

Геоботаническое описание контрольных участков проводили методом заложения пробных площадок, на которых определяли величину проективного покрытия, которую выражали в процентах к общей площади площадки. Величину надземной растительной биомассы определяли путем укоса растений на заложенных пробных площадках площадью 1 м2, затем их высушивали до воздушно-сухого состояния и взвешивали. Повторность опыта - 3-кратная. Величину подземной биомассы определяли на глубину 20 см методом почвенных монолитов. В монолитах размером 20Ч20Ч20 см, которые вырезали на учетных площадках в 5-кратной повторности, отмывали корни водой на сите с ячейками диаметром 2 мм, затем высушивали их до воздушно-сухого состояния и взвешивали. Величину надземной и подземной биомассы растений пересчитывали и выражали в ц/га. Содержание органического вещества определяли по методу И.В. Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84).

Все участки исследования были расположены в наиболее типичных для каждой почвенной подзоны биоклиматических и хозяйственных условиях [1 - 6].

Если говорить о морфологическом описании профилей, то он выглядит примерно следующим образом.

Целина: общая мощность разреза составляет 60 см, горизонт А0 является растительной подстилкой и мощность составляет 3 см. Горизонт А - гумусовый горизонт, мощность 24 см, окраска темно-серая, структура зернисто-комковатая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва сухая с большим количеством корней, переход неясный. Горизонт АВ - переходный горизонт, мощность 23 см, окраска серо-бурая, структура зернисто-комковатая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва влажная с частыми корнями, переход отличается по цвету, граница затечная. Горизонт В - мощность от 50 см и ниже, окраска бурая, структура каменистая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва влажная с единичными корнями.

Слабосбитое пастбище: общая мощность разреза составляет 70 см, горизонт А0 -мощность 3 см, является подстилкой. Горизонт А - гумусовый горизонт с мощностью 17 см, окраска серая, структура комковато-зернистая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва влажная, переход неясный. Горизонт АВ - переходный горизонт с мощностью 26 см, окраска серовато-бурая, структура комковато-зернистая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва влажная, переход затечный. Горизонт В - мощность горизонта от 46 см и ниже, окраска бурая, структура зернистая, механический состав - тяжелый суглинок, сложение плотное, почва влажная с присутствием белоглазки.

Среднесбитое пастбище: общая мощность разреза 60 см, механический состав всего разреза - тяжелый суглинок. Горизонт А0 имеет мощность 3 см. Горизонт А - имеет мощность 29 см, окраска серая, структура зернисто-пылеватая, сложение плотное, почва сухая с большим количеством корней, переход постепенный. Горизонт АВ - имеет мощность 18 см, окраска серо-бурая, структура зернистая пылеватая, сложение плотное, почва сухая с редкими корнями, граница перехода затечная. Горизонт В - мощность от 50 см и ниже, окраска светло-бурая, структура зернисто-пылеватая, сложение плотное, почва влажная с единичными корнями и карбонатами.

Сильносбитое пастбище: общая мощность разреза 48 см, механический состав - тяжелый суглинок. Горизонт А0 имеет мощность 3 см, граница перехода постепенная. Горизонт А - имеет мощность 27 см, окраска серая, структура зернисто-комковатая, сложение плотное, почва сухая с малым количеством корней, переход заметный по цвету. Горизонт АВ - мощность от 30 см и ниже, окраска буро-серая, структура комковато-зернистая, сложение плотное, почва сухая с единичными корнями.

Кроме того, было проведено и геоботаническое описание контрольных участков (проективное покрытие, флористический состав и т.д.) (таблица 1).

Как показали исследования на пастбищном участке на южных черноземах целинная растительность была представлена ковыльно-типчаковым растительным сообществом. Проективное покрытие составляло 90 %. Для этого растительного сообщества характерен мощно развитый травяной покров, богатый по видовому составу. Травостой образован в основном многолетними травами. Большая часть приходится на долю злаковых (Festuca valesiaca Gaudin, Stipa lessingiana Trin. et Rupr.).

Травостой полынково-ковыльно-типчакового сообщества относится к категории слабосбитых группировок и отличается небольшой разреженностью, меньшей высотой травостоя. Отмечено заметное возрастание доли Artemisia austriaca Jacq. Площадь проективного покрытия составила 70 %.

На стадии среднего сбоя с типчаковым-белополынным растительным сообществом травостой более разрежен по сравнению с предыдущим, беднее по видовому составу. Площадь проективного покрытия составила 45 %.

На стадии сильного сбоя с прутныковым растительным сообществом травостой сильно изрежен, неоднороден, выделяются полностью выбитые участки. Площадь проективного покрытия составила 25 %.

Таблица 1 - Геоботанические показатели южных черноземов

Как известно, источником гумуса являются органические остатки высших растений, микроорганизмов и животных, развивающихся в почве. Остатки зеленых растений поступают в почву в виде наземного опада и отмирающей корневой системы. Под травянистой растительностью основным источником образования гумуса являются корни, масса которых в метровом слое почвы составляет в зоне степей от 8 до 28 т на гектар. Следует иметь в виду, что корневая система травянистой растительности ежегодно отмирает непосредственно в толще почвы, вследствие чего под такой растительностью образуются почвы, имеющие гумусовый слой значительной глубины. Содержание органического вещества в наземной части травянистой растительности очень колеблется (от 0,5 до 13 т на гектар); при этом значительная ее часть отчуждается человеком, стравливается скотом, в связи с чем и доля участия ее в образовании гумуса невелика [7].

Изучив морфологическое строение разрезов видно, что происходит изменение цвета гумусового горизонта. Горизонт светлеет, что означает снижение содержания гумуса в нем. На рисунке 1 показано среднее содержание гумуса в слое 0 - 20 см в разной степени сбытых пастбищ.

Рисунок 1. Содержание гумуса в слое 0 - 20 см в южных черноземах

пастбищных участков, %. 1 - целина, 2 - слабосбитое пастбище, 3 - среднесбитое пастбище, 4 - сильносбитое пастбище

Результаты лабораторных исследований химического анализа южных черноземов пастбищных участков, показывают, что содержание гумуса в слое 0 - 20 см на целинном участке характеризуется как высокое и составляет 6,42 %, участки слабого и среднего сбоя - средним содержанием гумуса (4,6 и 4,3 % соответственно), а сильного сбоя - низким и составляет 3,8 %.

Снижение гумуса происходит за счет снижения биомассы растительности в результате выпаса скота на данных территориях.

Оценка запасов органического вещества дает особое представление об истинных масштабах гумусообразования, а размеры запасов прямо указывают на общие резервы многих питательных веществ.

Анализ полученных данных также указывает на снижение этого показателя в следствие перевыпаса скота. Для целинного участка, слабо- и среднесбитого характерны средние запасы гумуса, а сильносбитого пастбища - низкие (рисунок 2).

Рисунок 2. Общие запасы гумуса в слое 0 - 20 см в южных черноземах

пастбищных участков, т/га.

1 - целина, 2 - слабосбитое пастбище, 3 - среднесбитое пастбище,

4 - сильносбитое пастбище

Пастбищная нагрузка отрицательно сказывается на растительности, выявляется ее угнетение и смена видового состава, кроме того увеличивается плотность сложения и снижается содержание гумуса в почвах, что в свою очередь тоже оказывает влияние на изменение видового разнообразия.

При сравнении четырех изученных нами участков, заметим, что целина и слабосбитое пастбище мало отличаются по морфологическим признакам. Это поясняется тем что рациональное использование земель под пастбища может улучшит почвенные показатели и качества, а нерациональное использование и перевыпас скота негативно влияют на почвенные показатели и приводят к деградации.

Для предотвращения влияния вытаптывания на изменения гумусного состояния почвы необходимо разработать хозяйственные мероприятия по нормированию эксплуатационной нагрузки на поверхности почвы. Провести зонирование территории, на которых исторически сформировались пастбища. Учитывать допустимые нормы антропогенных нагрузок при осуществлении рекреационной деятельности, чтобы повысить способность к самовосстановлению природных комплексов.

Таким образом, под воздействием пастбищных нагрузок изменяется общий запас фитомассы, проективное покрытие и т.д. Снижение поступающего опада приводит к уменьшению содержания органических веществ в почве. Перевыпас скота является одним из основных негативных антропогенных экологических факторов, оказывающих существенное влияние на биологическое разнообразие. Под влиянием перевыпаса происходит снижение биологической продукции сообществ, биоразнообразия и, как следствие, развивается процесс опустынивания, ветровой и водной эрозии.

Если говорить о продуктивности пастбищ, то следует выделить, что после постоянного использования почвы под выпас скота, почва еще долгие годы будет восстанавливаться. Чтобы восстановить естественный растительный покров необходимо долгое время, поэтому стоит говорить о рациональном использовании земель под пастбищные угодья. Снижение нагрузки на почву приведет к улучшению почвенных условий для произрастания естественной растительности [8].

Литература

1. Ларин, И. В. Луговодство и пастбищное хозяйство / И. В. Ларин, А. Ф. Иванов, П. Л. Бегучее и др. - Л. : Агропромиздат, 1990. - 600 с.

2. Работнов, Т. А. Экология луговых трав / Т. А. Работнов. - М. : Изд-во МГУ, 1985. - 175 с.

3. Работнов, Т. А. Луговедение / Т. А. Работнов. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1974. - 384 с.

4. Опарин, М. Л. Выпас как фактор трансформации наземных экосистем семиаридных регионов / М. Л. Опарин, О. С. Опарина, А. А. Цветкова // Поволжский экологический журнал. - 2004. - № 2. - С. 183-199.

5. Мусина, Л. Б. Динамика фитомассы степных пастбищ Зауралья при выпасе разных видов скота / Л. Б. Мусина, У. Б. Юнусбаев // Современная динамика компонентов экосистем пустынно-степных районов России: Материалы школы-семинара молодых ученых. Красный Кут, 20 - 28 июня 2001 г. - М. : РАСХН, 2001. - С. 95-99.

6. Ненароков, М. И. Улучшение сенокосов и пастбищ / М. И. Ненароков. - Воронеж : Центрально-Черноземное книжное изд-во, 1971. - 360°с.

7. Кауричев, И. С. Почвоведение / И. С. Кауричев. - Москва : Издательство «КОЛОС», 1969 - 67 с.

8. Кутузова, А. А. Рациональное использование культурных пастбищ / А. А. Кутузова, Д. М. Тебердиев, К. Н. Привалова // Резервы кормопроизводства : сб. науч. тр. - М., 1987. - С. 11-27.

Размещено на Allbest.ru