SCIENTIFIC-THEORETICAL BASIS OF ECOLOGICAL RESTORATION OF MOUNTAIN PASTURES EASTERN TIBET

Воронин А.А.¹, Лепешкина Л.А.², Клевцова М.А.³, Вейгуо Ту⁴, Гоу Хиолин⁵

¹ кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Воронежский государственный университет, ² кандидат географических наук, научный сотрудник, Воронежский государственный университет, ³ кандидат географических наук, доцент, Воронежский государственный университет, ⁴ кандидат биологических наук, заместитель директора, Сычуаньский провинциальный институт природных ресурсов, ⁵ аспирант, Сычуаньский провинциальный институт природных ресурсов

НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕСТАВРАЦИИ ВЫСОКОГОРНЫХ ПАСТБИЩ ВОСТОЧНОГО ТИБЕТА

Аннотация

Цель работы – раскрыть научно-теоретические основы экологической реставрации высокогорных пастбищ Восточного Тибета. В ходе исследования решены следующие задачи: обоснован выбор фрагментов естественных сообществ для заготовки травосмеси, предложена оптимальная технология заготовки травосмеси и ее флористический состав, рассмотрены основные этапы посева семян, даны рекомендации по мониторингу экспериментальных биотопов. Для проведения экологической реставрации необходимо использовать два направления: естественную реставрацию и естественно-культурную реставрацию.

Ключевые слова: экологическая реставрация, высокогорные пастбища, Восточный Тибет, растительное сообщество.

Voronin A.A.¹, Lepeshkina L.A.², Klevtsova M.A.³, Weiguo Tu⁴, Gou Xiaolin⁵

¹ PhD in Agriculture, Associate professor, Voronezh State University, ² PhD in Geography, research associate, Voronezh State University, ³ PhD in Geography, Associate professor, Voronezh State University, ⁴ PhD in Biology, Sichuan Provincial Institute of Natural Resources Sciences,⁵ Research trainee, Sichuan Provincial Institute of Natural Resources Sciences

SCIENTIFIC-THEORETICAL BASIS OF ECOLOGICAL RESTORATION OF MOUNTAIN PASTURES EASTERN TIBET

Abstract

The purpose of work - to reveal the scientific and theoretical basis of ecological restoration alpine pastures of Eastern Tibet. The study addressed the following tasks: The choice of fragments of natural communities for harvesting grass mixtures, offered the optimum harvesting technology mixtures and its floristic composition, the basic steps of seeding, recommendations for monitoring of experimental habitats. To carry out ecological restoration is recommended to use two areas: restoration of natural and natural-cultural restoration.

Keywords: ecological restoration, high pastures, Eastern Tibet, plant community.

В последние несколько лет контакты между вузами России и Китая вышли на новый уровень, а сотрудничество в области научно-исследовательской деятельности представлено конкретными проектами.

С 2014 г. ботанический сад Воронежского государственного университета (Россия) и Сычуаньский провинциальный институт природных ресурсов (Китай) взаимодействуют в рамках международной программы реставрации пастбищных экосистем Восточного Тибета, подверженных пасквальной дигрессии. Китайские ученые ведут мониторинг экологических параметров высокогорных экосистем северо-запада провинции Сычуань, где развиваются процессы опустынивания и деградации почвенного покрова [4, 5]. Перед исследователями стоит задача разработки оптимальной программы восстановления травянистых экосистем в различных условиях нагорья. Сотрудники ботанического сада Воронежского госуниверситета имеют длительный опыт моделирования лугово-степных и кальцефитных сообществ в условиях культуры [2, 3].

Объектом экологической реставрации растительности выступает пояс высокогорных холодных луговых, ксерофильных степей и полупустынь Восточного Тибета. Три совместные российско-китайские экспедиции в 2014-2015 гг. позволили подготовить рекомендательную программу по созданию устойчивых и высокопродуктивных фитоценозов в условиях высокогорий провинции Сычуань. Для экологической реставрации рекомендованы следующие два направления: естественная реставрация и естественно-культурная реставрация.

В естественной реставрации участвует генофонд аборигенной тибетской флоры, представленный в составе коренных ассоциаций с типичными доминантами на песчаных и лессовидных почвах. Для искусственной реставрации (фитомелиорации) привлекаются культигенные формы растений и интродуценты.

Выбор фрагментов естественных сообществ для заготовки травосмеси проводится по результатам сравнительной оценки разнообразия ассоциаций, видового разнообразия сообществ, флористических групп и жизненных циклов растений, что отражает степень первичности или вторичности экосистемы, ее устойчивость. Оценивается доля семейств Poaceae, Cyperaceae, Fabaceae и разнотравья, а также видовое богатство на единицу площади (100 м²). Исходная модель фрагмента поясной экосистемы должна отвечать всем требованиям коренной растительной ассоциации, а ее биоразнообразие – соответствовать поясным параметрам данного региона. Рекомендуется привлекать фрагменты экосистем из различных районов нагорья, чтобы обеспечить генетическое разнообразие растительного компонента для небольших по площади экспериментальных участков. Например, в качестве исходной модели может выступать высокогорная степь Восточного Тибета с проективным покрытием 5-50%. Количество видов в сообществах 13-40. Доля Poaceae и Cyperaceae – 11%, доля подушковидных растений – 8%. Во флоре исходного ценоза не должно содержаться более 5% сорняков (Lilium pusillum, Ajania tenuifolia, Dracocephalum heterophyllum и др.). Перевыпас домашних животных – причина появления сообществ с доминированием Artemisia tridactyla и однолетних розеточных трав, их не рекомендуется использовать для заготовки травосмесей.

График заготовки травосмеси составляется согласно прогнозу фенологии видов в текущем году. Смесь заготавливают механизировано и дробно в течение сезона с интервалом 20-25 дней, каждый последующий раз на новом участке. При механизированной заготовке в травосмесь практически не попадают семена розеточных и подушковидных карликовых трав – важные закрепители песков и азотофиксаторы (виды семейства Cyperaceae и Fabaceae). Их сбор осуществляют вручную или используют семенной материал питомников. После завершения сбора все высушенные партии объединяют в общую смесь. Важным в технологии является формирование максимально богатых видами травосмесей. На песчаной почве после посева необходимо провести прикатывание и (или) мульчирование поверхности. Рекомендовано заложить нескольких участков (не менее 100 м² каждый) для отработки методики создания самоподдерживающихся фитоценозов на песчаных и лессовидных почвах, склонах с различными уклонами и экспозицией.

Состав естественных травосмесей на 60% и более формируют доминанты луговых степей и ксерофильных степей Восточного Тибета: Stipa purpurea, S. roborovskyi, S. capillacea, S. bungeana, S. breviflora, S. krylovii, Festuca ovina, Poa annua, Poa albertii, Kobresia parva, K. tibetica, Carex scabriolia, C. atrofusca и др.

Состав искусственных травосмесей представлен двумя компонентами. Первый слагают виды, дико произрастающие в лугово-степных районах европейской России (потенциальные интродуценты). Они рекомендованы для первичных испытаний в условия Тибетского нагорья. Второй компонент – культигенные формы многолетних и двулетних трав, используемые в сельском хозяйстве многих стран для закрепления почв, обогащения почвы азотом и микроэлементами.

Лесостепные и степные виды растений флоры европейской России, перспективные для задернения песков: Carex humilis, Carex praecox, Festuca rubra, F. polesica, F. vallesiaca Gaudin, Poa bulbosa, Agropyron sibiricum, Leymus racemosus, Stipa capillata, Prunus spinosa, Rubus caesius и др. (более 100 видов). Указанные виды «песколюбов» используют в сочетании с механическими методами и мульчирующими материалами, которые обеспечивают возможность закрепления семян и получения всходов. Культигенные формы многолетних и двулетних трав для повышения продуктивности сообществ: Medicago x sativa, Lathyrus sativus, Sinapis alba, Raphanus sativus var. olifera, Avena strigosa, Onobrychis arenaria, Melilotus officinalis, Sorghum spp., Agropyron spp.

Cмешанные травосмеси рекомендованы для формирования долголетних кормовых агрофитоценозов и повышения плодородия супесчаных почв. В качестве основы – доминанты и содоминанты естественных сообществ, разнотравье – различные соотношения трав интродуцентов и их культигенных форм.

В составе травосмеси должны быть дерновинные, рыхлокустовые, корневищные и стержнекорневые многолетние и двулетние травы. Оптимальный состав и соотношение различных флористических групп, роль отдельных видов выявляется на протяжении ряд экспериментов.

Основные этапы посева:

Первый этап: стабилизация поверхности открытых песков посевом многолетних злаковых трав для обеспечения защиты от засыпаний песком, приживаемости кормовых трав (Fabaceae, Brassicaceae и др.) и кустарников (например, Hippophae spp., Salix spp.).

Второй этап: ликвидация очагов дефляции. После завершения первого этапа развиваются кулисы из многолетних злаков. На втором этапе проводят посадку, посев кустарников и многолетних трав в аккумулятивные и деструктивные области песчаного склона.

Третий этап: происходит снижение отрицательного воздействия абиотических факторов (ветра, солнечной инсоляции, перепада температур). После завершения второго этапа значительно улучшаются микро- и мезоклиматические условия для развития высокопродуктивных растительных сообществ.

Результат: формируются сложные по структуре и устойчивые кормовые агрофитоценозы.

Мониторинг экологических параметров экспериментальных биотопов. Рекомендовано ежегодно оценивать экологические параметры экспериментальных биотопов по экологическим шкалам. В Российской Федерации эти исследования проводят по шкалам, разработанным Д.Н. Цыгановым, автоматизированным в программе Cyganov_scale_new alg [1]. Для экосистем Восточного Тибета необходимо использовать экошкалы, учитывающие условия высокогорий и воздействие выпаса домашних животных. Оцениваются параметры: терморежим (TM) и континентальность климата (KN), аридность/гумидность (OM), криоклиматический (CR), влажность (HD) и трофность (TR) почв, богатство почв азотом (NT), кислотность почв (RC), освещенность/затенение (LC), переменность увлажнения (FH). Изменение этих величин во времени определяет сукцессии и генезис ценозов. Если экологический режим экспериментального участка будет иметь большое сходство с природной экосистемой, то экологическая реставрация биотопа идет согласной поясным характеристикам местности. Поддержание флористического разнообразия восстановленных фитоценозов – задача эффективного землепользования.

Литература

1. Бузук, Г.Н. Регрессионный анализ в фитоиндикации (на примере экологических шкал Д.Н. Цыганова) / Г.Н. Бузук, О.В. Созинов // Ботаника. – Вып. 37. – Минск: Право и экономика, 2009. – С. 356-362.
2. Лепешкина, Л.А. К стратегии создания искусственных степных сообществ в условиях лесостепи на базе Ботанического сада Воронежского госуниверситета / Л.А. Лепешкина, О.В. Прохорова, А.В. Дендебер // Степи Северной Евразии: Материалы международного симпозиума. – Оренбург, 2009. – С. 434-437.
3. Сохранение степных сообществ ex situ в ботаническом саду Воронежского госуниверситета / Л.А. Лепешкина [и др.] // Особо охраняемые природные территории. Интродукция растений – 2014: материалы заочной международной научно-практической конференции (25 июня 2014 г.). – Воронеж: Роза ветров, 2014. – С. 23-26.
4. Research on soil characteristics of alpine desertification grassland and treatment model in Hongyuan county, northwest Sichuan / X.F. Tang [et al.] // Sichuan environment. – 32: – 2013. – pp. 11-15.
5. Study on vegetation and soil characteristics of desertification grassland in the north-west Sichuan province / T. Wan [et al.] // Acta agrestia sinica. – 21. – 2013. – pp. 650-657.

References

1. Buzuk, G.N., Sozinov, O.V. Regressionnyj analiz v fitoindikacii (na primere jekologicheskih shkal D.N. Cyganova). [Regression analysis phytoindication (for example, ecological scales D.N. Tsyganov)]. Botanika [The Botany], Minsk, Pravo i jekonomika, 2009, vol. 37, pp. 356-362.
2. Lepeshkina, L.A. Prohorova, O.V., Dendeber A.V. K strategii sozdanija iskusstvennyh stepnyh soobshhestv v uslovijah lesostepi na baze Botanicheskogo sada Voronezhskogo gosuniversiteta. [By the strategy of creating artificial steppe communities in a forest on the basis of the Botanical Garden of the Voronezh State University]. Stepi Severnoj Evrazii: Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma [Steppes of Northern Eurasia: Proceedings of the International Symposium.]. Orenburg, 2009, pp. 434-437.
3. Lepeshkina, L.A., Prohorova, O.V., Tokareva, O.V., Grigor'eva, O.V. Sohranenie stepnyh soobshhestv ex situ v botanicheskom sadu Voronezhskogo gosuniversiteta [Ex situ conservation of steppe communities in the botanical garden of the Voronezh State University]. Osobo ohranjaemye prirodnye territorii. Introdukcija rastenij: materialy zaochnoj mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (25 ijunja 2014 g.). [Protected areas. Plant Introduction: Proceedings of the International correspondence scientific-practical conference (25 June 2014)]. Voronezh, 2014, pp. 23-26.
4. Tang XF, Liu DM, Wan T et al. Research on soil characteristics of alpine desertification grassland and treatment model in Hongyuan county, northwest Sichuan. Sichuan environment, 2013, no. 32, pp. 11-15.
5. Wan T, Tu WG, Xi H et al. Study on vegetation and soil characteristics of desertification grassland in the north-west Sichuan province. Acta agrestia sinica, no. 2013, 21: pp. 650-657.