Эколого-ценотические особенности предгорных степей карачаево-черкесии и их хозяйственная характеристика
На правах рукописи
АШИБОКОВА ЛИАНА РАШИДОВНА
ЭКОЛОГО-ЦЕНОТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ПРЕДГОРНЫХ СТЕПЕЙ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ
И ИХ ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
03.00.16 – экология
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону - 2009
Работа выполнена в ГНУ «Ставропольский НИИСХ»
Россельхозакадемии
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор
Дзыбов Джантемир Сосренович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Акатов Валерий Владимирович
кандидат биологических наук, доцент
Федяева Валентина Васильевна
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ставропольский
государственный университет»
Защита диссертации состоится 26 июня 2009 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ЮФУ, зал заседаний ЮФУ, e-mail: [email protected], факс: (863)2638723).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148) и на сайте Южного федерального университета по адресу: www.sfedu.ru
Автореферат разослан 25 мая 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук Т.В. Денисова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Системные исследования, посвященные флористическим, фитоценотическим ресурсным и природоохранным особенностям травяных экосистем предгорных ландшафтов, являются актуальными в научном и практическом аспектах. Они способствуют установлению пространственной локализации как основных подтипов степной растительности, так и сообществ континуального, переходного характера между ними. Научная оценка ресурсов разнотравно-дерновиннозлаковой степи на севере Карачаево-Черкесской республики (КЧР), переходной и луговой степи к югу – важная предпосылка рационализации луго-пастбищного хозяйства и эффективной охраны флористического и ценотического богатства в данном регионе Северного Кавказа.
Цель исследования. На основе системы показателей выявить эдафические, флористические, фитоценотические и кормовые особенности трех смежных подтипов травяной растительности: разнотравно-дерновиннозлаковой, переходной и луговой степи в предгорьях КЧР, определить пути эффективного использования, охраны и восстановления их ресурсов в системе луго-пастбищного хозяйства.
Задачи исследования:
1. Изучить экологические, антропогенные условия функционирования трех подтипов растительности предгорий КЧР – разнотравно-дерновиннозлакового, континуального и лугово-степного.
2. Определить количественные и качественные критерии флоры трех подтипов степной растительности.
3. Обсудить некоторые эдафические, флористические и ценотические особенности переходной степи, как возможную основу критериев ее выделения.
4. Осуществить сравнительную экологическую оценку по растительному покрову трем подтипам степи.
5. Определить практическую значимость трех подтипов растительности.
6. Провести анализ существующих форм и проблем охраны редких видов растений и растительных сообществ предгорий.
7. Разработать мероприятия по снижению антропогенной нагрузки на степную растительность.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Предгорные степи КЧР – разнотравно - дерновиннозлаковая, переходная и луговая различаются существенно по мощности, гранулометрическому и химическому составу почвенного покрова, доминантам растительности, ее видовому богатству, флористическому сходству, экологическим ступеням увлажнения, истинному покрытию и биопродуктивности, что предполагает необходимость применения в луго-пастбищном хозяйстве многовекового этноботанического опыта ресурсопользования, эффективного и адаптирован- ного к основным признакам травяных экосистем региона.
2. Активное воспроизводство биоразнообразия флоры предгорий вообще, хозяйственно важных, редких и исчезающих растений, в особенности, осуществлять методом агростепей – в процессе восстановления сбитых и эродированных кормовых угодий, залежей, техногенных территорий и других «бросовых» земель, для чего следует использовать семенной потенциал отдельных ценных представителей флоры и всего естественного банка семян фитоценозов.
Научная новизна работы. Впервые, с учетом абиотических и почвенных условий, системно анализируются флористические, ценотические и кормовые ресурсы предгорий КЧР, обсуждаются возможные критерии выделения степи, переходной от разнотравно-дерновиннозлаковой к луговой, предложены мероприятия по снижению негативного воздействия антропогенного фактора на травяную растительность.
Объект исследования. Степная растительность предгорий КЧР во флористическом, фитоценотическом, экологическом, хозяйственном и природоохранном аспектах.
Практическая ценность работы. На основе системы научных критериев - экологических, флористических и ценотических установлены границы между разнотравно - дерновиннозлаковым, переходным и луговым подтипами степи в предгорьях КЧР, ресурсные показатели которых, могут служить надежной основой планирования антропогенной нагрузки на экосистемы и их неистощительного использования.
Апробация работы. Материалы по диссертационной теме доложены, обсуждены и утверждены на ежегодных отчетных сессиях Ставропольского НИИСХ Россельхозакадемии (2005 – 2008); научно-практической конферен- ции «Эволюционно-экологические аспекты интродукции растений на современном этапе (вопросы теории и практики)» (Краснодар, 2007); международной научно-практической конференции «Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия» (пос. Орловский, Ростовская обл. 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки южного федерального округа в развитии животноводства по реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (Нижний Архыз, КЧР, 2006) и других научных форумах.
Публикации. По материалам диссертационного исследования опубли- ковано 8 статей объемом 1,12 п.л., в том числе 1 статья в изданиях, рекомендованных ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 87% (1,11 п.л.).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 213 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов, предложений производству, включает 24 таблицы, 46 рисунков, 23 приложения. Библиографический список состоит из 168 источников, в том числе 14 - на иностранных языках.
Исследование входит в тематический план НИР ГНУ «Ставропольский НИИСХ» Российской академии сельскохозяйственных наук, задание 04.17.03.01, регистрационный номер 15070.502.53468.06.08.003.3.
Латинские названия растений приведены по С.К. Черепанову (1995).
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРЕДГОРИЙ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ
Исследованный район входит в Эльбрусскую подпровинцию западно-кавказской провинции Кавказской области горных лугов и лесов (Шифферс, 1953, карта).
Изучение растительности Карачаево-Черкесии в последние 200 лет осуществлялось эпизодически. Исследования стали систематичными лишь начиная с 30-40 гг. XX века., (Шифферс, 1953; Танфильев, 1962 и др.). Первые работы носили экспедиционный характер или путевых заметок (Буш, 1904, 1909, 1915; Введенский, 1926; Танфильев, 1931 и др.).
Натуралисты первых академических экспедиций второй половины XVIII века (Gmelin, 1784; Gldenstedt, 1787 и др.) в своих исследованиях не затрагивали непосредственно территорию междуречья Кумы и Урупа. Но материалы этих работ способствовали формированию начальных общих представлений о физико-географических условиях, флоре и растительности Северо-Кавказского региона (Bieberstein, 1808).
Существенную научную ценность имели материалы ботанико-географов Н.И. Кузнецова (1889) и И.А. Акинфиева (1894, 1898 и др.). Однако их работы большей частью относились к верховьям Кубани и не затрагивали растительность предгорий КЧР. В первой половине XX в. травяные фитоценозы речных долин Большого и Малого Зеленчуков изучались Н.П. Введенским (1926), Н.И. Кузнецовым, И.С.Косенко, И.В. Новопокровским и Н.А. Бушем (Медведев, 1907; Шифферс, 1953).
В монографии Е.В. Шифферс (1953) отсутствуют данные по флоре и растительности, касающиеся непосредственно района предгорий КЧР и конкретно трех подтипов степи: разнотравно-дерновиннозлакового, переходного и лугового. Она относит растительность интересующего нас района полностью к «предгорным остепненным лугам и луговым степям»
(с. 26, контур геоботанической карты).
Последующие исследователи (Танфильев, 1962, 1973; Танфильев, Дзыбов, Дударь, 1979) вместо «остепненные луга» характеризовали растительность предгорий, как «степь, переходную от разнотравно-дерновиннозлаковой к луговой». В нашей работе мы придерживались мнения на этот счет
В.Г. Танфильева с соавторами. В целом же в литературных источниках мы находили лишь разрозненные, разновременно полученные данные по растительности района исследований. Отсутствие по региону сравнимых между собой флоро-ценотических сведений существенно тормозит рациональную организацию ресурсопользования как в самих предгорьях, так и в системе горно-отгонного животноводства в целом, не способствует эффективной охране редких и исчезающих видов растений. Особенно это актуально в условиях продолжающейся фрагментации травяной растительности под влиянием антропогенного фактора (Акатов, 1998).
Таким образом, анализ имеющихся письменных источников по истории исследования растительности района предгорий КЧР показал:
1) отсутствие целевых работ, специально посвященных данной территории и содержащих сравнимые во времени и пространстве данные по видовому богатству флоры, ценозам, биопродуктивности и некоторым другим показателям;
2) констатацию факта наличия на этой территории степи континуального типа, на основе лишь визуальной оценки его отличия от разнотравно-дерновиннозлаковой и луговой степи;
3) отсутствие сведений о возможных критериях разграничения трех подтипов степи с выделением переходного;
4) оставление вне поля зрения связи между ценотической сущностью травяного покрова и характером ресурсопользования в трех подтипах степи за длительный период ее этнохозяйственной истории;
5) неразработанность проблемы связи между собой основных флоро-ценотических показателей с одной стороны, с характером ресурсопользования с другой.
ГЛАВА 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Природно-климатические условия. Место проведения исследований – северная часть КЧР, представляющая собой холмистую равнину, переходящую к югу республики в низкогорье. Район характеризуется сложным геологическим строением и рельефом, неоднородным почвенным покровом и растительностью. Климат умеренно-континентальный. Средне- годовое количество осадков 500-600 мм (Милановский, Хаин, 1963; Агро- климатические ресурсы Ставропольского края, 1971).
Методические аспекты исследований. Работа проводилась с 2004 по 2008 гг. Методической основой получения почвенных данных, комплекса флористических и ценотических показателей растительности предгорий КЧР: разнотравно - дерновиннозлаковой, континуальной и луговой послужили:
1. Особенности почвенного покрова, выявленные в ходе полевого изучения и лабораторного анализа образцов (Каучуриев, 1969; Антыков, 1970).
2. Материалы по относительному богатству систематических единиц флоры на учетных площадках 0,25 и 100 м2 (Полевая геоботаника, 1963; Работнов, 1984, 1995 и др.).
3. Данные определения спектра флористических групп и жизненных циклов высших растений и особенностей спектра развития ценопопуляций по материалам полевых описаний растительности во всех пунктах работы – по Д.С. Дзыбову (1996).
4. Результаты сравнительной экологической оценки разных подтипов степи по ступеням шкал Л.Г. Раменского: В – высотности местообитания, У – увлажнения, БЗ – богатства засоленности почвы, ПД – пастбищной дигрессии (Экологическая оценка…, 1968).
5. Показатели биопродуктивности, вертикальной локализации биомассы, засоренности разных подтипов степи, а также весового и видового анализов урожая пастбищ и сенокосов, семенной продуктивности хозяйственно ценных растений, имеющих важное значение для рационализации ресурсо-
пользования, охраны генофонда и ценофонда естественных кормовых угодий (Ларин, 1964; Строна, 1966; Цаценкин, 1974; Гриценко, 1984).
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Климат предгорий КЧР способствовал дифференциации флоры и растительности на подтипы разнотравно-дерновиннозлаковой степи в равнинной части республики, переходной степи - к югу от нее и луговой степи на склонах Мелового и Скалистого хребтов в предгорьях. Эти климаксовые сообщества вне антропогенного воздействия представляли из себя наиболее адаптированные к абиотическим условиям ценозы. Антропогенный же фактор существенно осложнил эколого-ценотическую ситуацию в данном регионе.
Как и в любой естественной экосистеме, фитоценозы района работ несут на себе признаки этнохозяйственной деятельности населения в продолжение тысячелетий и в отдельные периоды социально-экономического развития общества последних десятилетий (Ванеев, 1959; Очерки истории…, 1967; Дзыбов, 1975, 1988; Калоев, 1981 и др.).
Крупные почвенные фракции во всех подтипах степи большей частью сосредоточены в слое 0-10 см. Их содержание заметно уменьшается в ниже лежащем слое 10-20 см. Эти эдафические особенности являются закономер-ными и характерными для почв разнотравно-дерновиннозлаковой, переходной и луговой степи. На долю минимальной фракции – 0,001 мм в почвах разнотравно-дерновиннозлакового сообщества приходится в слоях 0-10 и 10-20 см 53,2 и 45,8%, соответственно. Меньше остальных в дерновом горизонте 0-20 см представлена фракция, размером 0,25-0,05 мм. Анализ агрохимических показателей почвенного покрова разнотравно-дерновиннозлаковой степи показал, что эти почвы относятся к слабо- и среднегумусированным (4,3 – 12,4% гумуса). Обеспеченность их подвижным фосфором - от низкой (5,6 мг/кг) до средней (22,0 мг/кг). Содержание азота варьировало от 1,8 до 28,8мг/кг. Концентрация калия - от 195 мг/кг (средняя) до 600 мг/кг (высокая).
Почвенный покров степи переходного типа имеет ряд отличий по гранулометрическому составу в дерновом горизонте 0-20см. Несходство данных между почвами двух подтипов степи выявлено по фракциям – 1 – 0,25, 0,25 – 0,05, 0,05 – 0,01. Близки показатели содержания более мелких фракций 0,005 – 0,001 и <0,001 мм, т.е. глинистой части спектра.
Анализ гранулометрического состава почв луговой степи показал высокое содержание в них глинистой фракции (0-10см – 57%, 0-20см – 69%).
Почвы разнотравно-дерновиннозлаковой и переходной степи, распо- ложенной к югу от предыдущей, близки по содержанию фосфора, но существенно отличаются по калию. Содержание азота и гумуса в почвах переходной степи значительно выше, чем в почвах разнотравно-дерновин- нозлаковой и луговой: по азоту – на 10%, по гумусу на - 60%. Наиболее богаты гумусом почвы пунктов: Кош-Хабль, Джегонас, с. Майское. То есть, плодородие почв в пределах переходной степи существенно выше, чем предыдущей разнотравно-дерновиннозлаковой.
Колебание в содержании почвенных фракций в разнотравно-дерновин- нозлаковой степи изменяется от 8,5 до 49,5%, в переходной степи оно нахо- дится в пределах 6,5 – 48,9%. В почвах луговой степи эти изменения колеб- лются от 5,3 до 63,9%. Концентрация глинистой фракции закономерно воз- растает в направлении с севера на юг – от разнотравно-дерновиннозлаковой к луговой степи.
Разнотравно - дерновиннозлаковая степь в доагрикультурный период занимала в предгорьях КЧР обширную площадь в междуречье Кумы и Урупа. Основу травостоя создавали дерновинные злаки - доминанты: Festuca rupicola, Festuca valesiaca, Koeleria cristata, Stipa pulcherrima, Stipa pennata, Stipa tirsa. Виды бобовых имели ограниченное распространение и невысокое обилие. Из них относительно часто встречались: Amoria ambigua, Amoria montana, Astragalus austriacus, Lotus caucasicus, Medicago romanica и некоторые другие. В систематическом плане – родовом и видовом спектрах преобладали представители других семейств – разнотравье: Achillea setacea, Paeonia tenuifolia, Plantago lanceolata, Poterium polygamum, Teucrium chamaedrуs, Thymus marschallianus и многие другие.
К настоящему времени фрагменты разнотравно-дерновиннозлаковой степи сохранились на всей площади ареала, но кластерно. В 44% ее ассоциаций доминантом является Festuca valesiaca, в 33% - Stipa pulcherrima (табл.1)
Таблица 1
Основные ассоциации разнотравно-дерновиннозлаковой степи
| Пункты | Высота над ур. моря, м, экспозиция, крутизна, град. | Ярусы | Ассоциация | ||
| I | II | III | |||
| Сычевы горы | 880 м над ур. моря, ЮЗ, 15° | 75 | 45 | 15 | Stipa pulcherrima + Festuca rupicola + Festuca valesiaca |
| п. Ударный | 680 м над ур. моря, ЮЗ, 100 | 60 | 25 | - | Festuca valesiaca +Poa compressa+Artemisia lerchiana |
| а. Абазакт, плато | 700 м. над ур. моря, ровный | 130 | 60 | 30 | Stipa pulcherrima + Festuca valesiaca + Galim rthenicum |
| урочище Смертная балка – 1 | 600 м над ур. моря, ровный | 120 | 60 | 25 | Medicago romanica + Securigera varia + Festuca rupicola |
| с. Заветное | 800 м над ур. моря, южная, склон 300 крутизны | 70 | 45 | 15 | Festuca valesiaca+Poa angustifolia+ Botriochloa ischaemum |
| а. Мало-Абазинка | 700 м над ур. моря, южная, 100 | 80 | 60 | 15 | Festuca rupicola + Festuca valesiaca + Bromopsis riparia |
| х. Зеленчук-Мосто- вой | 800 м над ур. моря, ЮЗ, 400 | 100 | 60 | - | Botriochloa ischaemum + Elytrigia intermedia + Medicago romanica |
| правобережье Кубани, Невинномысск | 700 м над ур. моря, ровный | 80 | 45 | - | Festuca valesiaca + Artemisia austriaca + Poa angustifolia |
| правобережье Кубани, урочище Яман-Джалга | 800 м над ур. моря, ровный | 60 | 30 | - | Stipa pulcherrima + Glycyrrhiza glabra + Koeleria cristata |
Анализ частоты присутствия видов в ценозах, с учетом их пастбищной стойкости, показывает, что эта степь длительное время является заметно перегруженной пастьбой животных, главным образом КРС и овцами. Этот вывод основан на значительной роли в травостоях пастьбостойкой овсяницы валлисской – Festuca valesiaca, слабо поедаемого Stipa pulcherrima, доминантов вторичных ценозов - Bothriochloa ischaemum, Poa angustifolia.
В списках геоботанических описаний злаковые и осоковые составляют 11-21%, по весу 70 – 80%.
Колебания доли бобовых значительны, нежели злаковых – от 2 до 21%. Разнотравье представлено максимальными величинами - от 64 до 83%. Эти данные являются характерными для разнотравно-дерновиннозлакового подтипа степи.
Одним из критериев, по которому может быть проведена граница между разнотравно-дерновиннозлаковой и переходной степью, является положение в ценозах двух доминантов – Brachypodium rupestre и Carex humilis, которые практически не встречаются вместе в переходной части предгорной степи. Лишь в одном пункте – горе Джегонас, отличающейся высоким гипсометрическим положением (900м над ур. моря), они отмечены как доминирующие (табл. 2). Выдвинутость этого пункта по вертикали – причина интегрально сложившихся абиотических условий, больше характерных не для переходной степи, а следующей за ней луговой степи.
По сравнению с разнотравно-дерновиннозлаковой степью, флора и растительность в переходной части изученной территории сохранилась на большей площади, что обусловлено слабой ее доступностью плугу по причине сложности рельефа.
Пункты исследования в континуальной части степи расположены на высотах 700-900 м над ур. моря, в основном на склонах, крутизной 30-45°. Травостои большей частью трехъярусные. По частоте встречаемости, в убывающем порядке, выделяются: Bothriochloa ischaemum, Carex humilis, Festuca valesiaca.
Таблица 2
Основные ассоциации в степи переходного типа
| Пункты | Высота над ур. моря, м, экспозиция, крутизна, град. | Ярусы | Ассоциации | ||
| I | II | III | |||
| Бавуко | 700 м над ур. моря, ровный | 70 | 50 | 15 | Festuca rupicola+ Medicago romanica +Poterium polygamum |
| а. Кош-Хабль, се- верный курган | 900 м над ур. моря, ЮВ | 75 | 60 | 35 | Carex humilis + Bromopsis riparia + Medicago romanica |
| ущелье Джегонас | 900 м над ур. моря, ЮВ, 35 | 70 | 50 | 20 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Festuca pratensis |
| а.Абаза-Хабль, плато | 700 м над ур. моря, ров- ный | 90 | 55 | 35 | Stipa pulcherrima + Phleum phlеoides + Carex humilis |
| с. Майское | 700 м над ур. моря, ЮЗ, 300 | 80 | 50 | 25 | Festuca valesiaca + Bromopsis riparia + Carex michelii |
| урочище Смертная балка – 2 | 600 м над ур. моря, ровный | 60 | 15 | - | Bothriochloa ischaemum + Festuca rupicola + Filipendula vulgaris |
| с. Заветное | 800 м над ур. моря, СВ, 300 | 80 | 50 | 30 | Bothriochloa ischaemum + Festuca valesiaca + Eryngium campestre |
| ст-ца Отрадная | 800 м над ур. моря, западная, 10 | 80 | 60 | 35 | Bothriochloa ischaemum + Festuca valesiaca + Teucrium chamaedrys |
| терраса Кубани, г. Невинномысск | 700 м над ур. моря, ровный | 70 | 45 | - | Stipa pulcherrima + Filipendula vulgaris + Carex humilis |
То есть, один из индикаторных видов луговой степи - Carex humilis является доминантом в 40% ассоциаций. В том случае, когда Festuca valesiaca доминирует в 80% ранее рассмотренной степи, этот злак преобладает лишь в 30% ассоциаций континуальной части степи. Доля таких характерных доминантов луговой степи как: Brachypodium rupestre и Carex humilis во всех изученных ассоциациях равнялась 100% (табл. 3).
Таблица 3
Основные ассоциации луговой степи
| Пункты | Высота над ур. моря, м, экспозиция, крутизна, град. | Ярусы | Ассоциации | ||
| I | II | III | |||
| ст-ца Отрадная | 800 м над ур. моря, западная, 10 | 75 | 40 | 25 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Stipa pulcherrima |
| с. Николаевское | 800 м над ур. моря, ровный | 80 | 50 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Bromopsis riparia |
| а. Кара-Паго | 800 м над ур. моря, ровный | 60 | 50 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex michelli + Festucа rupicola |
| ст-ца Бекешевская | 800 м над ур. моря, южная, 12 | 70 | 45 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Festuca valesiaca |
| с. Майское | 700 м над ур. моря, северная, 300 | 70 | 40 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Carex michelli |
| водораздельное плато между рр. Б. и М. Зеленчуки | 600 м над ур. моря, ровный | 70 | 40 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Medicago romanica |
| водораздельное плато, а. Псауче- Дахе | 600 м над ур. моря, ровный | 70 | 50 | 15 | Brachypodium rupestre + Carex humilis + Centaurea dealbata |
Группа злаковых и осоковых видов в переходной степи достаточно стабильна. Их минимальная доля 11-13% характерна для трех пунктов из девяти (30%), в остальных этот показатель колеблется от 14 до 20% (70% участков учета). Большему колебанию подвержена доля бобовых. Их меньше всего (2-5%) в местах интенсивной пастьбы животных. В 70% участков исследования содержание бобовых колеблется в пределах 3,8-13,7%. Группа разнотравья флористически более разнообразна в переходной части степи, чем в разнотравно-дерновиннозлаковой (от 67 до 81%), что является ее положительной реакцией на более высокий фон увлажнения (рис. 1).
Степь переходного типа характеризуется высокой жизненностью ее ценопопуляций: во второй половине лета – начале сентября количество плодоносящих видов растений весьма значительно, фитоценозы не подвержены или слабо подвержены дигрессивным процессам – трансформации в пастбищные модификации. Поэтому они рекомендуются в качестве естественных семенников, могущих быть донорами семян хозяйственно ценных, редких и исчезающих видов флоры.
В годы исследования урожайность растительности переходного типа, в разных частях ценоареала характеризовалась достаточно близкими показателями – отличия по годам статистически несущественны. Биопродуктивность в среднем равнялась 30,4±1,3 ц/га. При этом сенокосная урожайность составила 25, а пастбищная – 27 ц/га возд. сух. массы. Засушливые годы (2005, 2007гг.) почти не отразились на биопродуктивности, что связано большей частью с расположением ценозов на склонах, всегда больше увлажненных, чем плато, а также способностью дикорастущей флоры выдерживать значительные погодичные колебания норм осадков.
При дефиците влаги, разнотравно-дерновиннозлаковая степь имеет биологическую урожайность, равную в среднем за годы наблюдений, 35,2 ц/га возд. сух. массы. В растительности континуального типа этот показатель равен 27,3 ц/га (рис. 2), а в более мезофильной, луговой степи - 44,9 ц/га.
В низкотравной разнотравно-дерновиннозлаковой степи основная фитомасса сосредоточена на высоте 0-30 см от поверхности почвы. Эти ценозы наиболее эффективно будут использованы в качестве пастбищ. В переходной степи большая часть корма находится выше 40 см, верхний ярус при этом достигает 90 см. Сообщества такого сложения более пригодны под сенокошение, так как пастьба в них приведет к неоправданным потерям корма в результате притаптывания животными высокорослых растений (Elytrigia intermedia, Medicago romanica, Onobrychis arenaria и др.). В луговой степи 93% растительной массы находится также в пределах вертикали 0 – 40 см. То есть, два последних подтипа степи пригодны под сенокошение и выпас по отаве в начале осени.
Средние показатели истинного покрытия поверхности почвы травостоем располагаются в убывающем порядке - от разнотравно-дерновиннозлаковой степи (5,1±2,3) к луговой (7,5±2,1). Степь переходного типа занимает по этому показателю промежуточное положение (3,7±1,6).
Исследования показали, что разнотравно-дерновиннозлаковый подтип степи укладывается по шкале высотности в пределы от среднегорной до верхнегорной. Одним из важных показателей экологических шкал
Л.Г. Раменского, является ступень увлажнения. Пределы колебания этой ступени – от сухостепного до луговостепного. Следует отметить, что указанный в первом случае более низкий показатель данной ступени, а так же ее максимальное значение – во втором случае, действительно отражают реальность оценки экотопов по растительному покрову на этой более ксерофильной части территории республики.
С учетом недостаточной изученности континуальной части предгорной степи в прошлом, приведем полученные нами данные всех ступеней экологических шкал по Л.Г. Раменскому (табл. 4).
Таблица 4
Экологическая оценка переходной степи по ступеням шкал Л.Г. Раменского
| Пункты | Ступени шкал | |||
| В (высотность) | У (увлажнение) | БЗ (богатство и засоленность) | ПД (пастбищная дигрессия) | |
| а. Бавуко | 13 (среднегорн.) | 47 (луговостепн.) | 13 (богатые) | 3 (слабая) |
| а. Кош-Хабль, северный курган | 9 (верхнегорн.) | 51 (луговостепн.) | 11 (довольно богатые) | 4 (слабая) |
| ущелье Джегонас | 10 (верхнегорн.) | 48 (луговостепн.) | 11 (довольно богатые) | 3 (слабая) |
| а.Абаза-Хабль, плато | 12 (среднегорн.) | 57 (сухолуговое) | 14 (богатые) | 3 (слабая) |
| с. Майское | 11 (среднегорн.) | 50 (луговостепн.) | 13 (богатые) | 5 (умеренная) |
| урочище Смертная балка – 2 | 12 (среднегорн.) | 44 (среднестепн.) | 15 (богатые) | 4 (слабая) |
| с. Заветное | 10 (верхнегорн.) | 50 (луговостепн.) | 15 (богатые) | 6 (сильная) |
| ст-ца Отрадная | 11 (среднегорн.) | 46 (среднестепн.) | 15 (богатые) | 5 (умеренная) |
| терраса Кубани, г.Невинномысск | 11 (среднегорн.) | 53 (сухолуговое) | 14 (богатые) | 4 (слабая) |
Показатели переходной степи находятся между среднегорной и верхне- горной ступенями экологической шкалы. Примечательно, что основной приз- нак – ступень увлажнения этого ценотипа заметно отличается более высоки- ми показателями влагообеспеченности – от среднестепного до сухолугового.
По мере движения к югу в сторону гор, ступени экологических шкал обнаруживают постепенное увеличение. Что касается условий увлажнения, то в отличие от двух предыдущих подтипов растительность луговой степи имеет среднюю ступень увлажнения, равную 50.
Выявлено, что семенная продуктивность люцерны румынской – ценного источника протеина в корме, варьирует с существенной разницей у 70% особей. В целом же популяция данного растения генерирует в пределах степи около 1500000 штук семян на один га, благодаря чему ее популяция устойчиво функционирует во флористически сложных ценозах.
Достоверные различия семенной продуктивности особей эспарцета пес- чаного, также важного источника корма, отмечены у 80% из них. В большин- стве ассоциаций территории в роли доминантов встречается, ограниченная по разнообразию видов хозяйственно ценная группа злаковых. Как видно из таблицы 5, эти таксоны отличаются высокой урожайностью семян. Богатая семенная продукция их, ежегодно поступающая в ценоз, не реализуется и не может реализоваться в условиях жесткой межвидовой и межвозрастной конкуренции (Дзыбов, 1986). Тем не менее, этот потенциал семян в степи является основой поддержания в нем определенного уровня обилия компо- нентов флоры и возможным источником сложного естественного банка семян для восстановления выродившихся кормовых угодий в предгорьях КЧР.
Таблица 5
Урожайность семян, шт.,г./м2
| № площад ки | Виды растений | |||||||||
| Brachypodim rupestre | Koeleria cristata | Agropyron pectinatum | Elytrigia intermedia | Bromopsis inermis | ||||||
| шт. | г. | шт. | г. | шт. | г. | шт. | г. | шт. | г. | |
| 1 | 4512 | 20,0 | 2424 | 3,8 | 14068 | 40,0 | 1546 | 10,0 | 10250 | 30,0 |
| 2 | 3624 | 16,0 | 2908 | 4,0 | 11936 | 34,0 | 2466 | 16,0 | 8862 | 26,0 |
| 3 | 4486 | 20,0 | 1952 | 3,2 | 11786 | 34,0 | 1992 | 14,0 | 10944 | 32,0 |
| 4 | 4964 | 22,0 | 2444 | 3,8 | 13344 | 38,0 | 1222 | 8,0 | 9540 | 28,0 |
| 5 | 5166 | 24,0 | 1214 | 3,0 | 14022 | 40,0 | 2114 | 14,0 | 6794 | 20,0 |
| 6 | 4094 | 18,0 | 3202 | 4,2 | 12636 | 36,0 | 2774 | 18,0 | 7502 | 22,0 |
| 7 | 5225 | 24,0 | 2764 | 4,0 | 12002 | 34,0 | 2598 | 18,0 | 6744 | 20,0 |
| 8 | 3172 | 14,0 | 2046 | 3,4 | 12672 | 36,0 | 3018 | 20,0 | 7366 | 22,0 |
| 9 | 4142 | 18,0 | 2134 | 3,6 | 12616 | 36,0 | 2414 | 16,0 | 8188 | 24,0 |
| 10 | 5942 | 26,0 | 2166 | 3,8 | 11232 | 32,0 | 2080 | 14,0 | 8606 | 26,0 |
| среднее | 4533 ±259,9 | 20,2 ±1,2 | 2325 ±177,6 | 3,7 ±0,1 | 12631 ±299,2 | 36,0±0,8 | 2222 ±173,8 | 14,8±1,2 | 8480± 454,9 | 25,0±1,3 |
Лабораторные исследования показали достаточно дружную всхожесть семян ряда злаковых и бобовых трав. Повышенной всхожестью семян (85-98%) отличаются: Brachypodium rupestre, Elytrigia intermedia, Agropyron pectinatum. Этот показатель для Koeleria cristata и Bromopsis inermis равнялся 50 -55%, Medicago romanica (66%) и Onobrychis arenaria (59%). Эти данные практически значимы и могут стать основой заготовки семян в чистом виде или в составе сложных естественных травосмесей методом агростепей (Дзыбов, 2001).
В ботанических заказниках, а также пастбищах и сенокосах изученной территории выявлено более 165 видов редких растений, включенных в Красные книги федерального и регионального уровней (Paeonia tenuifolia L., Stipa pulcherrima C. Koch и др.).
Растительные ресурсы трех подтипов степи подлежат использованию с учетом их характерных эколого-ценотических особенностей, что обеспечит охрану и воспроизводство флоры и зональные модели сообществ.
ВЫВОДЫ
1. Три подтипа степи – разнотравно-дерновиннозлаковый, переходный и луговой в предгорьях Карачаево-Черкесской республики (КЧР), формировалась и функционирует в характерных абиотических, эдафических и антропогенных условиях: влагообеспеченность средняя (476мм/год), мощность почвенного профиля 49 (90 и 33 см), почвы – черноземы предгорные тяжело суглинистые и глинистые, с содержанием гумуса в среднем 8%. В предгорных травяных экосистемах сложилась и эффективно действует в течение четырех тысяч лет этноботаническая форма ресурсопользования, адаптированная к особенностям фенологии роста и развития видов и биопродуктивности степи.
2. В 44% ассоциаций разнотравно-дерновиннозлаковой степи основным доминантом является Festuca valesiaca Gaudin, а в 33% сообществ - Stipa pulcherrima C. Koch, в ценозах континуального типа - Bothriochloa ischaemum (L.) Keng (33% асс.), Festuca rupicola Heuff. (22%), F. valesiaca (22%), Stipa pulcherrima (22%), Brachypodium rupestre Roem. et Schult (22%). В луговой степи основных доминантов два - Brachypodium rupestre (встречаемость - 100%) и Carex humilis Leyss. (100%). В трех подтипах степи, флористическое разнообразие на единице площади возрастает с севера на юг. Такая же тенденция отмечена и на 0,25м2. С увеличением видовой полночленности в указанном направлении, повышается и степень упаковки осей экологических ниш многолетниками, что снижает содержание в ценозах видов малолетних сорняков - с 12 до 5%.
3. Возможным фактором разграничения травяной растительности предгорий КЧР на подтипы является отсутствие в разнотравно-дерновиннозлаковой степи Brachypodium rupestre и Carex humilis, их встречаемость порознь или отсутствие в сообществах переходного типа, при абсолютном доминировании обоих видов в луговой степи.
4. Флористическое сходство между тремя травяными сообществами низкое – менее 50%, но в отдельных пунктах, под влиянием плотной нагрузки скота и овец, оно может повышаться конвергентно, трансформируясь в бедные по численности видов, низкопродуктивные, однотипные по горизонтальному и вертикальному сложению, вторичные бородачевые степи с доминантом из Bothriochloa ischaemum. Системный показатель – ступень увлажнения Л.Г. Раменского в континуальной части степи варьирует от среднестепного до луговостепного, подтверждая промежуточный характер данного участка исследованной территории.
5. Содержание флористических групп внутри каждой из подтипов растительности колеблется существенно: злаковых и осоковых – с 9 до 23%, бобовых – 2 – 11, «разнотравья» - с 67 до 81%. Высока во флорах подтипов степи доля многолетних растений (88 – 96%) – основы стабильного их функционирования.
6. Один из объективных показателей – истинное покрытие поверхности почвы основаниями растений, равно в подтипах степи: 4,9, 4,1, 6,1%, соответственно. Биопродуктивность по средним многолетним данным максимальная в луговой степи – 44,9, минимальная в переходной степи – 27,3, а в наиболее ксерофильной разнотравно - дерновиннозлаковой степи – 35,2 ц/га возд.сух. массы.
7. Растительность континуального типа содержит ряд ценных популяций кормовых растений с высокой урожайностью семян: Agropyron pectinatum (Bieb.) Beauv. – 36г/м2, Brachypodium rupestre – 20,2г, Bromopsis inermis (Leyss.) Golub – 25г, Elytrigia intermedia (Host) Nevski – 14,8 г/м2 и др.
8. Заготовка агростепных травосмесей для восстановления деградированных пастбищ следует осуществлять в ценозах с обилием указанных и других хозяйственно важных растений. В трех подтипах степи встречается свыше 165 видов редких и исчезающих растений: Adonis vernalis L., Crocus reticulates Stev. ex Adams, Lilium monadelphum Bieb., Paeonia tenuifolia L., Stipa pulcherrima C. Koch и др., охрана которых в землепользованиях должна быть организована с учетом этноботанического опыта ресурсопользования местного населения.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
Травяную растительность предгорий КЧР рекомендуется использовать по схеме: ранневесенний выпас животных по прошлогодней старике и зимневегетирующим видам растений - до первой декады мая, с заказыванием угодья под сенокос с мая по август и последующим стравливанием отавы в октябре месяце. Залежи с сорной растительностью, эродированные, техногенно нарушенные и другие «бросовые» земли восстанавливать методом агростепей.
СПИСОК РАБОТ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статья в издании, рекомендованном ВАК:
1. Ашибокова Л.Р. К познанию системы руководящих критериев выделения переходной зоны травяной растительности в пределах третичной гряды предгорий Карачаево-Черкесии // Тр. Кубанского ГАУ, 2008. – Вып. 1(10). – С. 74 – 77. (100%,0,2 п.л.).
Статьи и тезисы в других изданиях:
2. Ашибокова Л.Р. Особенности почвенного и растительного покрова степи, переходной от разнотравно-дерновиннозлаковой к луговой, расположенной по левобережью р. Кубань // Экологические проблемы Кубани: сб. тр. научн. конф. / КубГАУ. – Краснодар, 2005. – С. 230 – 233. (100%, 0,09 п.л.).
3. Ашибокова Л.Р. К познанию флористических и ценотических особенностей степей переходного типа в полосе первой гряды предгорий Карачаево-Черкесии // Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях: сб. науч. тр. / СГАУ. – Ставрополь: АГРУС, 2005. – С. 386. – 388. (100%, 0,08 п.л.).
4. Дзыбов Д.С., Ашибокова Л.Р. Основы выделения подзоны переходной степи на первой гряде предгорий Карачаево-Черкесии // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2006. - № 2. – Т.2. – 99 – 100. (50% 0,01 п.л.).
5. Ашибокова Л.Р. Воспроизводство сенокосно-пастбищных ресурсов на нарушенных землях в степной переходной зоне предгорий Карачаево-Черкесии методом агростепей // Роль науки южного федерального округа в развитии животноводства по реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»: материалы I Всероссийской науч.-практ. конф. (п. Нижний Архыз, КЧР, 18-20 мая, 2006) – п. Нижний Архыз, 2006. – С. 55. (100%, 0,09 п.л.).
6. Ашибокова Л.Р. К охране степных экосистем переходного типа предгорий Карачаево – Черкесской республики // Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия: материалы Междунар. науч. – практ. конф., посвященной 10-летию Государственного природного заповедника «Ростовский», 26 – 28 апреля 2006. – С. 11 – 13. (100%, 0,07).
7. Ашибокова Л.Р. Бесценный опыт рационального использования кормовых ресурсов в отгонном животноводстве // Ж – л Кормопроизводство, № 6. Москва. – 2007. – С. 11 – 13. (100%, 0,08 п.л.).
8. Ашибокова Л.Р. Флора и фитоценотические особенности переходной растительной зоны на первой гряде предгорий Карачаево-Черкесии // Эволюционно-экологические аспекты интродукции растений на современном этапе (вопросы теории и практики) / Совет ботанических садов Северного Кавказа. – Краснодар, 2007. – С. 171 – 174. (100%, 0,5 п.л.).
