УДК 581.524

DOI: 10.2441/9999-006A-2019-11514

 

ДИНАМИКА СТЕПНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В ПЕРВЫЕ ГОДЫ ПОСЛЕ ПОЖАРА (НА ПРИМЕРЕ МОНИТОРИНГОВОГО УЧАСТКА № 2 «БУРТИНСКОЙ СТЕПИ» ГПЗ «ОРЕНБУРГСКИЙ»)

Г.Х. Дусаева

Институт степи УрО РАН

Россия, Оренбург

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В августе 2014 г. на территории участка «Буртинская степь» ГПЗ «Оренбургский» произошел пожар, в результате сгорело более 2000 га степи. После пожара была создана мониторинговая сеть, состоящая из 6 участков. В течение двух вегетационных сезонов (2015–2016 гг.) нами изучалось влияние пожара на состав и структура фитоценозов, запасы надземной фитомассы. В статье рассматриваются начальные этапы послепожарного восстановления песчанково-разнотравно-овсецово-тичаково-залесскоковыльного (Stipa zalesskii, Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Herbae stepposae, Eremogone koriniana) сообщества. Исследования показали, как в сообществе после пожара накапливались и распределялись компоненты надземной фитомассы (живая фитомасса, ветошь, подстилка). Приводится сравнение с аналогичным негоревшим разнотравно-овсецово-тичаково-залесскоковыльного (Stipa zalesskii, Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Herbae stepposae) сообществом с Poa transbaicalica и Spiraea crenata.

Ключевые слова: динамика степных фитоценозов, пожары, надземная фитомасса.

 

DYNAMICS OF STEPPE PHYTOCENOSES IN THE FIRST YEARS AFTER FIRE (FOR EXAMPLE, MONITORING SECTOR № 2 IN THE «BURTINSKAYA STEPPE» ORENBURG STATE NATURE RESERVE)

G.H. Dusaeva

Institute of Steppe, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Russia, Orenburg

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

In August 2014, a fire occurred on the territory of the Burtinskaya steppe sector of the Orenburg State Nature Reserve, resulting in the burning of more than 2,000 hectares of steppe. After the fire, a monitoring network consisting of 6 sites was established. During the two growing seasons (2015-2016) we studied the effect of fire on the composition and structure of phytocenoses, reserves of above-ground phytomass. The article considers the initial stages of post-fire recovery in Stipa zalesskii, Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Herbae stepposae, Eremogone koriniana community. Studies have shown how the community after the fire accumulated and distributed components of the above-ground phytomass (living phytomass, dead standing phytomass, litter). A comparison with similar unburned Stipa zalesskii, Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Herbae stepposae community with a Poa transbaicalica and Spiraea crenata.

Key words: dynamics of steppe phytocenoses, fires, above-ground phytomass.

 

Проблема изменения степных фитоценозов под влиянием пирогенного фактора давно стоит перед ботаниками (биологами, географами). В настоящее время пожары широко распространены в степях Заволжско-Уральского региона [1, 2]. В результате уязвимыми становятся уникальные и ценные в научном и экологическом отношении степные особо охраняемые природные территории. Влияние пирогенного фактора отражается на всех компонентах степных фитоценозов, вызывая значительные преобразования сообществ, внося существенные коррективы в их структуру, процессы образования и переработки живой фитомассы и мортмассы, изменяя состав сообществ, упрощая и дестабилизируя их. Для того, чтобы проследить восстановление степных экосистем после пожара нами изучалась динамика запасов надземной фитомассы в 2015-2016 гг.

Динамику фитоценозов изучали на мониторинговом участке № 2, на котором выделили 2 площадки: горевшую и негоревшую (контрольную). Ключевой участок располагался на восточном склоне плато Муелды. На исследуемых участках выполнялись наблюдения за состоянием растительного покрова после пожара. Общее проективное покрытие в первый год после пожара составляло 45-47%, в сообществе было зафиксировано 34 вида высших сосудистых растений. Аспект сообщества бело-зеленый из-за Eremogone koriniana (Fisch. ex Fenzl) Ikonn. и злаков. В качестве эдификатора в данном сообществе выступает плотнодерновинный степной злак Stipa zalesskii Wilensky, содоминанты представлены плотнодерновинными ксерофитными злаками: Helictotrichon desertorum (Less.) Nevski и Festuca valesiaca Gaudin. В разнотравье преобладают степные мезоксерофиты: Hieracium virosum Pall., Scabiosa isetensis L., Verbascum phoenicеum L., но наиболее обилен – степной ксерофит – Galatella villosa (L.) Rchb. f. Обилие большинства полукустарничков невелико, за исключением степного ксерофита Eremogone koriniana. На второй год в сообществе было зафиксировано 38 видов высших сосудистых растений, общее проективное покрытие составляло 65-67%. Эдификатором сообщества по-прежнему остается плотнодерновинный ксерофитный злак Stipa zalesskii, который увеличивал свое проективное покрытие. Остальные плотнодерновинные содоминантные злаки: Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Koeleria cristata (L.) Pers. увеличивали обилие. В разнотравье преобладали степные мезоксерофиты: Scorzonera austriaca Willd., Scorzonera stricta Hornem, Hieracium virosum. Степной ксерофит Galatella villosa незначительно уменьшал свое участие в сложении фитоценоза. Среди полукустарничков наиболее обилен был степной ксерофит Eremogone koriniana. Остальные виды степных мезоксерофитных полукустарничков: Onosma simplicissima L., Artemisia marschalliana Spreng. разрежено встречались в сообществе. В качестве контрольного фитоценоза рассматривали разнотравно-овсецово-тичаково-залесскоковыльное (Stipa zalesskii, Festuca valesiaca, Helictotrichon desertorum, Herbae stepposae) сообщество с Poa transbaicalica и Spiraea crenata находящееся на сопредельной негоревшей территории. Общее проективное покрытие в 2015 г. – 95-97%, в 2016 г. – 97-98%. Состав фитоценоза существенно не изменился за годы исследования, соотношение доминирующих видов сохранилось. Эдификатор сообщества ксерофитный злак Stipa zalesskii, соэдификаторы плотнодерновинные злаки: ксерофит Festuca valesiaca и ксеромезофит Helictotrichon desertorum. Помимо этого, в сообществе обилен рыхлодерноновинный мезоксерофит Poa transbaicalica Roshev. и плотнодерновинный ксерофит Koeleria cristata. В разнотравье господствуют многолетние травы: ксерофиты Galatella villosa, Salvia stepposa Des.-Shost. и мезоксерофиты: Hieracium virosum, Medicago romanica Prod. Полукустарнички в фитоценозе не обильны, представлены ксерофитным видом Eremogone koriniana и мезоксерофитом Astragalus macropus Bunge. Среди кустарников встречается только один мезоксерофитный вид Spiraea crenata L.

Следует отметить, что совершенно лишенных влияния пирогенного фактора участков, как на территории Буртинской степи, так и в охранной зоне нет. Так, ключевой участок (мониторинговый участок № 2) ранее выгорал в 1995, 1998, 2003, 2009 гг., частично в 2014. Горевшая в 2014 г. часть площадка сравнивалась с аналогичной по составу и характеру местообитания сопредельной площадкой, не сгоревшей в 2014 г. Изучение сезонной динамики проводили методом укосных площадей [3], в течение вегетационных сезонов 2015-2016 гг. В статье используются следующие обозначения: G – зеленая фитомасса, D – ветошь, L – подстилка [4]. Под запасами понимается масса органов растений каждого компонента в отдельности на единице площади в момент измерения. Геоботанические описания выполнялись с использованием стандартных геоботанических методик [5, 6]. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 6.1. Для оценки статистической значимости различий запасов фитомассы и ее компонентов на горевших и контрольных площадках применяли U-критерий Манна-Уитни (α=0,05).

На горевшем участке общие запасы надземной фитомассы варьировали от 58 до 167 г/м2 в 2015 году, и от 233 до 307 г/м2 в 2016 г. (рис. 1).

Запасы общей надземной фитомассы негоревшего сообщества превышали показатели горевшего в 2-5 раз в 2015 г. и в 2-2,5 раза в 2016 г. Максимальные запасы надземной фитомассы на горевшем участке были зафиксированы в сентябре 2015 г. – 167 г/м2 и в июне 2016 г. – 307 г/м2 , в контрольном сообществе максимальные запасы наблюдались в июне в течение всего периода исследования (2015 г. – 451 г/м2, 2016 г. – 716 г/м2) (рис. 2). Статистически значимые различия между запасами надземной фитомассы контрольного и горевшего сообщества подтверждаются по U-критерию Манна-Уитни, при уровне значимости α<0,05 в течение двух лет.

В оба года исследования в горевшем фитоценозе запасы живой надземной фитомассы превышали запасы надземной мортмассы в 7-14 раз в начале сезона, к концу вегетации запасы мортмассы увеличивались. В контрольном сообществе напротив запасы мортмассы в 2015 г. превышали запасы живой надземной фитомассы 1,3-4 раза в весь период исследования.

Запасы живой надземной фитомассы горевшего сообщества в течение двух лет были максимальны в июне в 2015 г. - 112 г/м2, в 2016 г. – 195 г/м2, а к осени они уменьшались в 1,5-2 раза. Запасы живой надземной фитомассы негоревшего сообщества были максимальны в июне 2015 г. – 191 г/м2, 2016 г. – 256 г/м2 . При этом с к осени он уменьшался в 2-4 раза. Запасы живой надземной фитомассы контрольного сообщества были выше горевших в весь период исследования и различались статистически по U-критерию Манна-Уитни, при уровне значимости α<0,05.

Рисунок 1. Сезонная динамика запасов надземной фитомассы (г/м²) в горевшем песчанково-разнотравно-овсецово-тичаково-залесскоковыльного сообщества.

Рисунок 2. Сезонная динамика запасов надземной фитомассы (г/м²) в негоревшем разнотравно-овсецово-тичаково-залесскоковыльного сообществе с Poa transbaicalica и Spiraea crenata.

Влияние пожара в меньшей степени отразилось на структуре живой надземной фитомассы, в горевших и контрольных сообществах преобладали злаки. В течение вегетационного сезона 2015 г. живая фитомасса злаков в горевшем фитоценозе увеличивалась к августу достигая максимума – 69 г/м2. В 2016 г. максимальный запас живой фитомассы злаков отмечался в июне – 122 г/м2 до августа эти показатели массы уменьшались, и только к сентябрю незначительно увеличились. В контрольном сообществе максимальные запасы были приурочены к июню в течение двух лет 2015 г. – 104 г/м2, 2016 г. – 145 г/м2. Статистически значимые различия между запасами живой надземной фитомассы злаков контрольного и горевшего сообщества подтверждаются по U-критерию Манна-Уитни, при уровне значимости α<0.05 в течение двух лет.

Запасы живой фитомассы разнотравья в горевшем (2015 г. – 17 г/м2, 2016 г. – 52 г/м2) и контрольном фитоценозах (2015 г. – 56 г/м2, 2016 г. – 74 г/м2) в оба года были максимальны в ранелетний период, что связано активной вегетацией большинства видов из числа многолетников: Hieracium virosum, Verbascum phoenicеum, Scorzonera austriaca, S. stricta. Минимальные значения массы живого разнотравья обоих сообществ приходятся на сентябрь. Статистически значимых различий в запасах живой фитомассы разнотравья горевшего и негоревшего сообщества не было выявлено ни в один из исследованных вегетационных сезонов.

В 2015 г. в горевшем сообществе полукустарнички достигали максимума живой фитомассы в сентябре – 27 г/м2. В контрольном сообществе в этот год запасы живой фитомассы полукустарничков увеличивались к июню до 24 г/м2. В следующем году в горевшем фитоценозе полукустарнички набирали максимальную массу к сентябрю 28 г/м2, не значительную по сравнению с контрольным сообществом, запасы которого увеличились к августу до 53 г/м2. В запасах живой фитомассы полукустарничков за весь период исследования на мониторинговом участке не было выявлено статистически значимых различий между горевшими и эталонными фитоценозами.

Общий запас мортмассы изменялся в горевшем фитоценозе от 7 г/м2 до 82 г/м2 в 2015 г. и от 10 г/м2 до 66 г/м2 – в 2016 г. при максимуме в позднелетний-осенний период, на контрольном участке от 224 до 297 г/м2 в 2015 г. и от 141 до 224 г/м2 в 2016 г., при максимуме в позднелетний период. В структуре надземной фитомассы обоих сообществ в оба года исследования масса ветоши превышала массу подстилки, за исключением контрольного сообщества, где в конце вегетационного сезона 2016 г. масса подстилки стала превалировать. Несмотря на преобладание по массе в горевшем фитоценозе ветоши над подстилкой, запас ветоши был не велик, особенно в первый послепожарный год: 7-76 г/м2 по сравнению с 123-225 г/м2 в контрольном фитоценозе. Существенные различия этого показателя сохранилась и на второй год после пожара, когда запасы ветоши варьировали на горевшей площадке от 84 г/м2 до 90 г/м2, а в контроле от 176 г/м2 до 276 г/м2. Сезонная динамика запасов ветоши в первый год исследования в горевшем сообществе характеризовалась постепенным накоплением ветоши с весны до осени. В 2016 г. в сравниваемых участках различались пики накопления (июнь – в горевших фитоценозах, май – в негоревших). Статистически значимые различия запасов надземной мертвой фитомассы между горевшим и контрольным сообществами подтверждаются в течение двух лет исследования.

Запас массы подстилки в оба года исследования во все месяцы на горевшей площадке значительно ниже, чем на негоревшей. В первом случае они изменялись в 2015 г. от 0 до 6 г/м2 в 2015 г., а в 2016 г. от 10 г/м2 до 61 г/м2, а во втором – в 2015 г. от 64 г/м2 до 101 г/м2 и от 141 г/м2 до 223 г/м2 в 2016 г. Сезонная динамика запасов подстилки также отличалась. В течение всего периода исследования в контрольных сообществах наибольшие величины запасов отмечались в начале и конце вегетационного сезона, тогда как в горевших фитоценозах запасы подстилки увеличивались только к концу сезона.

По результатам проведенного исследования можно отметить, что после пожара происходит преобразование растительного сообщества выражающиеся в следующем: 1) Происходит изменение основных характеристик фитоценозов: сокращение общего проективного покрытия в 2 раза, по сравнению с негоревшим фитоценозом; 2) Наблюдается изменение запасов надземной фитомассы и ее отдельных компонентов: запасы общей надземной фитомассы горевшего сообщества в первый год после пожара меньше запасов негоревших сообществ в 2-5 раза, во второй год в 2-2,5 раза; 3) Наблюдаются различия в сезонной динамике запасов надземной фитомассы и отдельных ее компонентов. Запасы общей надземной фитомассы горевшего сообщества максимально накапливаются весенний и ранелетний период, наибольший вклад в образование запасов вносит живая фитомасса. В контрольных сообществах накопление фитомассы переносится на позднелетний и осенний период, большую часть в запасы надземной фитомассы вносит мортмасса. Сезонный ход накопления и разложения фитомассы в горевших и контрольных фитоценозах нередко отличаются по пиковым значениям (максимум, минимум).

Статья подготовлена в рамках НИР ОФИЦ УрО РАН (ИС УрО РАН) «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды» (№ ГР АААА-А17-117012610022-5).

 

Литература

  1. Павлейчик В.М. Пространственно-временная структура пожаров на заповедном участке «Буртинская степь» // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. – 2015. – № 4. – С. 1-12.
  2. Павлейчик В.М. Многолетняя динамика природных пожаров в степных регионах (на примере Оренбургской области) // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2016. – № 6 (194). – С. 74-80.
  3. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах / Н.И. Базилевич, А.А.Титлянова, В.В. Смирнов [и др.]. – М.: Мысль, 1978. – 183 с.
  4. Титлянова А.А. Биологическая продуктивность травяных экосистем. – Новосибирск: Наука. – 1988. – 134 с.
  5. Вальтер, Г., Алехин В. Основы ботанической географии. – М.- Л., 1936. – 715 с
  6. Краткое руководство для геоботанических исследований в связи с полезащитным лесоразведением и созданием устойчивой кормовой базы на юге европейской части СССР. – М, 1952. – 191 с.

Literatura

  1. Pavlejchik V.M. Prostranstvenno-vremennaja struktura pozharov na zapovednom uchastke «Burtinskaja step'» // Bjulleten' Orenburgskogo nauchnogo centra UrO RAN. – 2015. – № 4. – S. 1-12.
  2. Pavlejchik V.M. Mnogoletnjaja dinamika prirodnyh pozharov v stepnyh regionah (na primere Orenburgskoj oblasti) // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. – 2016. – № 6 (194). – S. 74-80.
  3. Metody izuchenija biologicheskogo krugovorota v razlichnyh prirodnyh zonah / N.I. Bazilevich, A.A. Titljanova, V.V. Smirnov [i dr.]. – M.: Mysl', 1978. – 183 s.
  4. Titljanova A.A. Biologicheskaja produktivnost' travjanyh jekosistem. – Novosibirsk: Nauka. – 1988. – 134 s.
  5. Val'ter, G., Alehin V. Osnovy botanicheskoj geografii. – M.- L., 1936. – 715 s.
  6. Kratkoe rukovodstvo dlja geobotanicheskih issledovanij v svjazi s polezashhitnym lesorazvedeniem i sozdaniem ustojchivoj kormovoj bazy na juge evropejskoj chasti SSSR. – M, 1952. – 191 s.

 

Дусаева Гульнара Хусаиновна, м.н.с., Институт степи УрО РАН, 460000, г. Оренбург, ул. Пионерская 11.


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!