Вытаптывание почвы


Вытаптывание. Животные, передвигаясь по пастбищу, соприкасаются копытами с поверхностью почвы и надземными органами растений. В зависимости от размеров и формы копыт, а также от веса животных почва и растения испытывают на себе при этом то большее, то меньшее давление. Давление копыт коров достигает 1 кг/см2 и более, когда животные стоят, и до 4 кг/см2 при ходьбе, т. е. превышает давление колес трактора (Klapp,1971).

Исследователями отмечено, что особенно интенсивно топчут почву овцы (Мордкович и др., 1997). Общая площадь нижней поверхности копыт домашней овцы составляет 50 см2, средний вес животного — 50 кг. Статическое давление одной овцы на 1 см2 почвы составляет около 1 кг. При ходьбе общий вес овцы приходится на поверхность только двух ног, поэтому статическое давление фактически составляет 2 кг/см2. Это в 4 раза больше, чем статическое давление среднего танка, составляющее 0,5 кг/см2. Овца, непрерывно передвигаясь, проходит за день около 10 км, оставляя за собой около 40 тыс. следов. По сути дела, эти следы приходятся на площадь в 0,1 км2, так как каждая овца захватывает при ходьбе полосу степи шириной не более 1 м. Следовательно, каждая овца утаптывает за день 200 м2. Небольшое стадо в 50 голов, потоптавшись на 0,01 км2 степи, давит на эту площадь силой, равной 30 танкам, если бы они плотным строем прошли по этому участку 8 раз.


Чем менее продуктивно пастбище и хуже в качественном отношении травостой, тем в поиске подходящего корма животные проходят большие расстояния в пределах пастбища и большее число раз соприкасаются своими копытами с поверхностью почвы. При прочих равных условиях воздействие копыт зависит от количества скота, выпасающегося на единице площади, и от длительности пастбищного периода. Вытаптывание проявляется в большей степени при вольном, нерегулируемом выпасе, чем при загонном (Работнов, 1974; Быков, 1985).

Вытаптывание оказывает на степные травы как непосредственное, так и косвенное (путем воздействия на почву) влияние. Непосредственное воздействие сказывается в травмировании копытами надземных органов растений. У травянистых растений повреждаются стебли, листья и почки возобновления, расположенные на поверхности или у поверхности почвы. Отрицательная реакция многих видов разнотравья на пастбищное использование в основном обусловлена повреждением их надземных органов копытами животных. На воздействие копыт отрицательно реагируют молодые слабоукоренившиеся травянистые растения (Смелов. 1966; Warren et al., 1986; Weigel et al., 1990).


У степных растений в ходе эволюции выработалась особенная анатомия стебля, позволяющая выдерживать вытаптывание копытными. Устойчивость растений к вытаптыванию обусловлена упругостью их надземных органов, что определяется наличием в них хорошо развитых сосудисто-волокнистых пучков. Воздействие животных на степные травы проявляется в прижимании надземных побегов копытами к почве, что способствует их укоренению, а также в отторжении острыми краями копыт побегов и отодвигании их от материнских растений. При влажной погоде или влажной поверхности почвы такие побеги, прижатые копытами к почве, укореняются и дают начало новым особям. Таким образом, вытаптывание может способствовать вегетативному размножению растений (Работнов, 1974; Мордкович и др., 1997).

Для определения влияния вытаптывания на растения В.И.Евсеев (1954) провел опыт, в котором скот прогоняли по пастбищу, не стравливая растительность. Было обнаружено, что разные виды растений проявили разную стойкость к скотобою.

Злаковые доминанты из-за ухудшения условий среды теряют свою конкурентноспособность и выпадают из ценоза. Полыни в силу своей патиентности в условиях интенсивного вытаптывания, оказываются более конкурентноспособными и начинают доминировать в сообществе. Интенсивный скотобой резко ослабляет межвидовую конкуренцию в фитоценозе, что позволяет повысить свою представленность эфемероидным растениям, которые выигрывают за счет активной вегетации ранней весной во время изобилия талых вод. Poa bulbosa, являясь эфемероидом, оказывается самым многопредставленным видом при интенсивном скотобое.


Воздействие копыт на почву выражается в уплотнении ее верхнего слоя, а иногда и в деформации поверхности, что зависит от влажности почвы, ее механического состава, степени сформированности дернины, положения в рельефе, интенсивности выпаса, длительности пастбищного периода.
Особенно часто уплотнение почвы проявляется в весенний период сразу после схода снега и во время затяжных дождей. При этом копыта животных глубоко вдавливаются во влажную почву, оставляя после себя углубления. При воздействии копыт большого числа животных на почву, насыщенную водой, дернина легко разрушается, верхний слой превращается в грязеобразную массу. В местах, особенно интенсивно вытаптываемых, образуются голые пятна почвы. Крутые склоны в результате вытаптывания покрываются серией тропинок, что может способствовать развитию эрозии (Работнов, 1974).

С уплотнением верхнего слоя почвы меняются ее водно-воздушные свойства, возрастает объемный вес почвы, снижается ее влагоемкость, скорость проникновения воды, объем пор (Работнов, 1974; Горшкова и др.,

1977). Показатель аэрации для почв подвергшихся интенсивному выпасу, оказался на 17-18% ниже, чем на рядом расположенном, сенокосном участке (Смелов, 1966).

Существенные изменения происходят в биологической активности почвы: снижается численность аэробных бактерий, в том числе азотобактера, подавляется деятельность дождевых червей, но возрастает численность денитрификаторов, анаэробных бактерий маслянокислого брожения и прочих (Смелов, 1966).


Для каждого вида существуют определенные пределы его выносливости к вытаптыванию. При уплотнении почвы в сочетании с лучшей прогреваемостью ее после отчуждения надземных органов травянистых растений возрастает испарение воды с ее поверхности, что на сухих и умеренно влажных почвах приводит к большей сухости почв на пастбищах по сравнению с сенокосами (Смелов, 1966).

В местах с близким залеганием почвенно-грунтовых вод, богатых легкорастворимыми солями, под влиянием выпаса может происходить засоление почвы. Ксерофитизация, а местами галофитизация растительности пастбищ – широко распространенное явление в Башкирском Зауралье (Горшкова и др., 1977).

^ оказывает на степные растения разностороннее влияние, как непосредственное (например, погребение), так и косвенное (через изменение почвы). На почву экскременты оказывают значительно большее влияние, чем на травостой. С экскрементами в почву возвращается основная часть элементов минерального питания, содержащихся в траве, съеденной животными. Это зависит от вида выпасающихся животных и от системы использования пастбищ, в частности длительности пребывания скота на пастбище в течение дня (Раменский и др., 1956; Работнов, 1974).


Поступление с экскрементами на поверхность почвы больших количеств богатого азотом легко минерализующегося органического вещества способствует повышению микробиологической активности почвы и жизнедеятельности почвенной мезофауны, в частности дождевых червей. При этом происходит ускорение разложения отмерших органов растений, что препятствует накоплению их в почве в неразложившемся или полуразложившемся состоянии. Почвы пастбищ более богаты доступными для растений элементами минерального питания, чем почвы сенокосов, находящихся в сходных условиях. Благотворное влияние отложения экскрементов проявляется в полной мере, когда нет нарушения физических свойств почвы из-за ее уплотнения (Работнов, 1974).

Вместе с калом и мочой животных в почву поступает большое количество органического вещества, азота и зольных элементов.

По данным С.П.Смелова (1966), одна корова оставляет на пастбище в течение 12-часовой пастьбы 24 кг кала и 15 кг мочи, то есть около 160 г азота и около 40 г фосфора. При круглосуточном пребывании животных на пастбище большая часть азота, содержащаяся в съеденной траве, возвращается в почву в виде экскрементов.

Экскременты животных служат пищей не только для трав, но также и для почвенной макро-, микрофауны и микрофлоры, повышая их жизнедеятельность. Кал и моча способствуют усреднению почвенной реакции, повышению биогенности почв. Вместе с тем, благодаря экскрементам животных, увеличивается численность и обогащается видовой состав почвенных макро- и микроорганизмов.


Влияние экскрементов на почву и растения определяется не только их количеством, но и химическим составом, физическими свойствами, формой и особенностью их распределения по поверхности, а все это зависит от вида животных, выпасающихся на пастбище (Работнов, 1974).

Иначе на степные экосистемы влияют твердые экскременты. Они не только непосредственно воздействуют на растения, обусловливая иногда их гибель, не только способствуют обогащению почвы элементами минерального питания растений, а приземного воздуха углекислым газом, но и обеспечивают энергией, а также создают условия для существования микроскопических и макроскопических капротрофных организмов. Наиболее равномерно распределяются экскременты овец и коз, представленные как бы небольшими гранулами органического вещества. Такие экскременты не могут оказывать неблагоприятного механического воздействия на растения, и при их разложении происходит постепенное поступление в почву содержащихся в них элементов минерального питания растений; они поэтому оказывают лишь положительное влияние на растения. У крупного рогатого скота кал неоформленный, жидкой консистенции; попадая на поверхность почвы, он растекается, образуя “лепешки” различных размеров (обычно 20-30 см в диаметре). Растения, погребенные под экскрементами крупного рогатого скота, из-за прекращения доступа к ним воздуха отмирают. Скорость разложения экскрементов зависит от метеорологических условий: в теплую влажную погоду оно идет быстрее. В разложении экскрементов большое участие принимают капротрофные животные, в частности насекомые, их личинки и дождевые черви (Работнов, 1974).


^

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 дегресии. 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).

Степные растительные сообщества являются наиболее устойчивыми к выпасу в ряду «лес-луг-степь». Это объясняется следующими эколого-физиологическими особенностями пастбищных растений:


1. Как уже отмечалось, у пастбищных растений в ходе эволюции выработалась особая анатомия стебля позволяющая выдерживать вытаптывание копытными (Работнов, 1974; Мордкович и др., 1997);

2. Сравнительно высокая степень биоконверсии пастбищных видов и богатые ресурсы накопленные в подземных органах, позволяют быстро восстанавливать стравленные части. В.Г.Мордкович и др. (1997) отмечают, что в степных фитоценозах количество воспроизведенной фитомассы по отношению к первичной фитомассе в 200 раз превышает аналогичный показатель бореальных лесов;

3. Как известно около 70% общей фитомассы пастбищных растений сосредоточено в подземных органах, это позволяет степному фитоценозу «спрятаться» под землей от таких экологических стрессов как непродолжительный перевыпас, засуха и т. п. (Мордкович и др., 1997).

^

Различные виды сельскохозяйственных животных по-разному стравливают травянистые растения. Овцы стравливают растения у самой поверхности почвы. В соответствии с этим растения, подгрызаемые у поверхности почвы, сильно угнетаются, снижают свое участие в травостоях вплоть до полного исчезновения. Как было отмечено в предыдущих разделах овцы оказывают самое сильное, по сравнению с другими видами скота, статическое давление копытами на почву. При пастбищном содержании овцы являются самой антиэкологичным видом скота, которые особенно пагубно влияет на растительность степных пастбищ (Мордкович и др., 1997; Чибилев, 1998). Крупный рогатый скот скусывает траву на более высоком уровне, чем овцы, и потому оказывает на травы менее неблагоприятное влияние. При поедании травы корова с помощью языка передвигает пучок травы в рот, затем, сомкнув челюсти резким движением головы, отрывает ее. Отдельные побеги и листья обрываются на разной высоте (Работнов, 1974).


Выпас местных пород и видов скота, за счет их адаптированности к местной растительности, позволяет расширить спектр поедаемых видов трав естественных пастбищ. Это уменьшает общую нагрузку на растительность за счет распределения его на виды трав, которые мало поедаются или не поедаются завезенными породами скота.

Для ковыльных и типчаковых пастбищ наиболее благоприятен выпас лошадей. В степной флоре лошади имеют более широкий спектр поедаемых трав, чем коровы, что позволяет предотвратить селективный выпас на степных пастбищах (Практическое руководство…, 1987). Лошади скусывают траву зубами на более высоком уровне, чем овцы, и потому оказывают на травы менее неблагоприятное влияние.

В случае совместного выпаса нескольких видов животных травостои стравливаются более равномерно. Б.А.Быков (1985) приводит характеристику пастбищной дегрессии в степной и полупустынной зоне Казахстана. В частности, он отмечает, что пастбищная дегрессия ускоряется при постоянном выпасе только одного вида скота на одной и той же площади. При чередовании разных видов сельскохозяйственных животных нагрузка на растительность пастбищ смягчается за счет различия спектра поедаемых растений у разных видов сельскохозяйственных животных. В экспериментальных хозяйствах Казахстана было отмечено повышение устойчивости продуктивности пастбищ на тех площадях, где чередовались в разные пастбищные сезоны овцы, крупный рогатый скот, верблюды и лошади. Разные виды сельскохозяйственных животных отличаются по силе давления на почву и высоте скусывания растений, что позволяет распределить нагрузку на более широкий спектр видов и жизненных форм растений.


Различия влияний завезенных пород овец и местных пород лам на естественные пастбища были изучены в Андах. Результаты исследований выявили более высокий адаптивный потенциал лам по сравнению с овцами. В частности, перевариваемость низкокачественного пастбищного корма в засушливые годы у овец оказалась на 20-30% ниже, чем у лам. Коэффициент освоения малопоедаемых местных трав у овец ниже на 60%, в то время как осваиваемость хорошопоедаемых растений не отличалась. Ламы, наряду с ценными кормовыми растениями, охотно поедали и малоценные виды трав, которых овцы не потребляли (Didier, Tichit, 1997). Поедание скотом узкого спектра видов трав и оставление малоценных видов при многолетнем использовании приводит к выпадению из состава фитоценоза хорошо поедаемых ценных кормовых растений и увеличению присутствия малоценных видов (Смелов, 1966; Ларин и др., 1990).
^

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. Изучению этого процесса посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых (Высоцкий, 1915; Раменский и др., 1956; Горшкова, 1973; Работнов, 1974; Антонова, Нечаева, 1976; Горшкова и др., 1977; Дементьева, 1980; Фролова, 1980; Дидух и др., 1981; Иванова, 1981; Миркин, 1984; Растительные сообщества…, 1984; Belsky, 1987; Dormaar et al., 1989; Ларин и др., 1990; Русанов, 1990; Aidoud, Aidoud-Lounis, 1991; Wilson, MacLeod, 1991; Yonghong, 1991; Храмцов и др., 1992; Bartolome, McClaran, 1992; Bock, Bock, 1993; Taylor et al., 1997; Weixelman et al, 1997; Миркин и др., 1998; Gillen et al., 1998; Горчаковский, 1999; Yoshito, 1999).

Следует выделить два типа деградации растительности: первый – падение продуктивности и кормовой ценности травостоя в результате непродолжительной перегрузки (не более 1 пастбищного сезона), при котором не происходит изменений в составе фитоценоза, и второй – сукцессионное изменение растительного сообщества пастбища в результате продолжительной многолетней перегрузки. Изменения ботанического состава естественных пастбищ, происходящие под многолетним влянием выпаса разной интенсивности, описаны в работах М.А.Рещикова (1964), R.M.Moore (1970), А.А.Горшковой, И.Н.Лобановой (1972), А.А.Горшковой и др. (1974), R.D.B.Whalley и др. (1978) G.M.Lodge, R.D.B.Whalley (1985) L.Yonghong (1991); В.Н.Храмцова и др. (1992), D.A.Weixelman и др. (1997) П.Л.Горчаковского (1999).

Смена растительного покрова при чрезмерном выпасе происходит постепенно. Наблюдаются определенные стадии отклонения от первоначального состояния травостоя, названные стадиями пастбищной дегрессии.

В качестве примера смен растительности под влиянием выпаса приведем смену, характерную для степи на светло-каштановых суглинках, описанную вначале Г.Н.Высоцким (1915). Впоследствии стадии смен растительности при пастбищной дегрессии изучались другими исследователями (Пачоский, 1917; Рещиков, 1964; Горшкова, Лобанова, 1972; Горшкова и др., 1977; Растительные сообщества…, 1984; Yonghong, 1991; Храмцов и др., 1992; Weixelman et al., 1997; Горчаковский, 1999). В этой смене в условиях степной растительности отмечаются следующие основные этапы.

Первая стадия – ковыльная. Характерным для нее является понижение высоты ковыльно-типчакового травостоя; происходит разрушение подстилки из войлока отмерших органов и налета степного мха. Раньше всех начинают выпадать ковыли с перисто-опушенными остями: в результате возобновления вегетационных процессов поздней осенью, ежегодно испытывают продолжительное воздействие выпаса. Более устойчив по сравнению с ними Stipa capillata, позднее отрастающий с весны и, как правило, не дающий прикорневых побегов осенью. Типчак на этой стадии встречается в незначительном количестве. Обнажение почвенной поверхности между отдельными кустиками ковыля благоприятствует появлению в травостое растений, семенное возобновление которых затруднял войлочный покров из отмерших надземных частей степных злаков и мохового налета. На обнажающейся почвенной поверхности поселяются легконалетные (с высокой парусностью семян) виды разнотравья и местные синантропные виды, к числу которых прежде всего относятся полыни. К ним присоединяются лишайники и более мелкие мхи. Со сбиванием с почвенной поверхности колдана, игравшего положительную роль мульчи, ксерофитизируются условия местообитания.

Вторая стадия – типчаковая. Более высокая пастьбовыносливость типчака и большая близость его по сравнению с ковылями к группе эфемероидов определяют его устойчивость и разрастание в травяном покрове. К типчаку прибавляются полыни.

Третья стадия – полынная. Выпадение ковылей приводит к усилению стравливания типчака, что вызывает заметное ослабление его корневой системы и сопровождается почти полной потерей способности к семенному возобновлению. Накопление в связи с этим в почве неиспользуемых запасов пищи и воды благоприятствует развитию полыней. Усилению развития растений в данное время содействует и их более слабая поедаемость по сравнению с типчаком.

Происходящее при учащенной пастьбе уплотнение почвы также способствует усилению роли полыней – основная масса их активных корней в этих условиях располагается ближе к поверхности почвы (на глубине 25-40 см у полыней, 50-60 см – у типчака).

Четвертая стадия – однолетних эфемеров. Преобладают однолетники с небольшим участием растений предыдущих стадий. На таких сбоях запас почвенной влаги к весне бывает минимальным (сравнительно с другими стадиями дегрессии) и расходуется очень быстро. В силу этого уже к середине мая покров таких пастбищ достигает наибольшего развития и вскоре начинает выгорать.

Для разных природных зон характерны разные пастбищные виды доминанты. Однако любые пасторальные смены растительности протекают по общей модели сукцессии:

I – стадия первичных (естественных) доминантов;

II – стадия вторичных доминантов;

III – стадия патиентов;

IV – стадия патиентов-эфемероидов.

Некоторые авторы обьединяют последние две стадии и выделяют 3 стадии пастбищной дегрессии (Раменский и др., 1956; Растительные сообщества, 1984; Yonghong, 1991; Weixelman et al, 1997).

При пастбищной дегрессии, помимо изменения флористического состава, происходит изменение соотношения жизненных форм, уменьшаются проективное покрытие, высота травостоя, прочность и мощность дернины, общий запас подземных органов и питательных веществ в них, глубина проникновения корней, отавность, семенная продуктивность, долголетие растений, урожайность; уплотняется и иссушается почва; развивается водная и ветровая эрозия; уменьшается плодородие почвы. (Горшкова и др., 1977; Ларин и др., 1990; Чибилев, 1998; Горчаковский, 1999).

R.H.Canfied (1957) провел исследования на полупустнных пастбищах на юге Аризоны в течении 17-ти лет. Из работы R.H.Canfied очевидна модель «зигзагообразной» динамики фитомассы полночленных растительных сообществ при увеличении пастбищной нагрузки. Аборигенные сообщества с первичными доминантами обозначают первый максимум фитомассы в кривой, далее, под действием выпаса начинается первый спад продуктивности сообщества за счет выпадания первичных доминантов, таким образом достигается первый минимум. В последующие годы начинается прирост фитомассы за счет увеличения участия в фитоценозе устойчивых к выпасу трав.

Второй максимум фитомассы связан с завершением формирования растительного сообщества из вторичных доминантов, он постепенно уступает первому, за счет способности вторичных доминантов быстро возобновлять отчужденные части, и увеличения числа новых прикорневых побегов. Дальнейшее увеличение пастбищной нагрузки обуславливает начало второго спада продуктивности фитоценоза, который продолжается до стадии полного сбоя, эту стадию можно обозначить как второй минимум.

Модель зигзагообразной динамики фитомассы пастбищ применим не только для полупустынных пастбищ, но и степей, так как в них тоже наблюдается смена первичных и вторичных доминантов при пастбищном использовании. А.А.Горшкова и др. (1977) в своей работе указывают на скачкообразнюу динамику фитомассы степных пастбищ в ходе пастбищной дегрессии, которую она также обьясняет сменой первичных и вторичных доминантов. В Башкирском Предуралье типичными степными первичными доминантами являются: Stipa pennata, S. zalesskii, S. tirsa. В группу вторичных доминантов следует отнести: Festuca pseudovina, F. valesiaca, Koeleria sclerophylla, Artemisia austriaca, Elytrigia repens, Carex pediformis, C. supina.

При пастбищной дегрессии происходит падение кормовой ценности пастбищного корма. По данным М.К.Харисова (1988) в травостое настоящей степи слабосбитой модификации содержание белков составляет в среднем 8,9% (от сухого вещества). На среднесбитых модификациях этот показатель падает до 7,0%, на сильносбитых модификациях – 5,6%. Однако на сильносбитых степных пастбищах Башкирского Предуралья с доминированием полыней (Artemisia austriaca, A. dracunculus, A. glauca) травостой может иметь очень высокое содержание белка. Полыни отличаются большим содержанием протеинов, но являются молоценными и плохопоедаемыми растениями.

А.П. Шенников (1950) выдвинул положение о том, что в условиях интенсивного выпаса на месте различных ассоциаций при различных почвенных условиях происходит образование сходных пастбищных травостоев (конвергенция растительных сообществ). П.Л.Горчаковский (Растительные сообщества…, 1984) приводит данные по антропогеной деградации степей Оренбургской области, где выделяет процесс конвергенции разных ассоциаций в результате пастбищной дегресии.

В американских прериях исследованы процессы «униформизации» травостоев высокотравной и низкотравной прерии в результате замены их сходными пастбищными модификациями с одинаковым набором устойчивых к выпасу видов (Gillen et al., 1998).

Выпас является мощным фактором смены растительного покрова на пастбище. Эти изменения протекают быстро, и их можно наблюдать в течение нескольких лет. При большой нагрузке скота отдельные стадии пастбищной дегрессии могут и не проявляться, а хорошие пастбища через 3-4 года могут быть превращены в полный сбой. Чем менее благоприятны условия местообитания, тем более сокращается и ряд пастбищной дегрессии (Раменский и др., 1956).

Интересные исследования по изучению пастбищной дегрессии на горных лугах Центральной Невады выполнены американскими учеными (Weixelman et al., 1997). Изменения растительности и почвенных условий, происходящие под влиянием выпаса на пастбищах, оцениливались вдоль градиента деградации в пределах одного экологического типа. Индикаторами деградации растительности и почвы служили проективное покрытие, продуктивность трех доминирующих видов трав, уровень инфильтрации и уплотнение почвы. Вдоль градиента были выделены три степени деградации пастбищ. С усилением пастбищной дегрессии на исследованных участках уменьшалось участие трав и увеличивалась закустаренность. Состояние доминирования трав наиболее желательно в отношении продукции кормов и проективного покрытия. Закустаренные состояния представляли наиболее деградированные и наименее продуктивные состояния.

Source: userdocs.ru

Источник: ogorod.ahuman.ru

Животные, передвигаясь по пастбищу, соприкасаются копытами с поверхностью почвы и надземными органами растений.

В зависимости от размеров и формы копыт, а также от веса животного почва и растения испытывают на себе то большее, то меньшее давление. Давление копыт коров достигает 1 кг/см2 и более, когда животные стоят, и до 4 кг/см2 при ходьбе, т. е. превышает давление колес трактора (Klapp, 1971). Давление передних копыт больше при ходьбе в полтора раза, чем задних, и достигает 5 кг/см2. Воздействие копыт овец меньше в 2—3 раза по сравнению с крупным рогатым скотом. Чем менее продуктивно пастбище и хуже в качественном отношении травостои, тем в поиске подходящего корма животные проходят большие расстояния в пределах пастбища и большее число раз соприкасаются своими копытами с поверхностью почвы. При прочих равных условиях воздействие копыт зависит от количества скота, выпасающегося на единице площади, и от длительности пастбищного периода. Вытаптывание проявляется в большей степени при вольном, нерегулируемом выпасе, чем при загонном. Каждый участок пастбища ежегодно подвергается воздействию копыт животных, обычно многократному. Есть расчеты, что коровы, проходя на пастбище ежедневно 3,2 км, при нагрузке 600 корово-дней на 1 га проходят в течение пастбищного сезона 3—4 раза по одному и тому же месту, а овцы. при нагрузке 3000 овце-дней на 1 га — 6—10 раз (Frame, 1971).

Вытаптывание оказывает на луговые травы как непосредственное, так и косвенное (путем воздействия на почву) влияние. Непосредственное воздействие сказывается в травмировании копытами надземных органов растений (мхов, трав). У травянистых растений повреждаются листья и почки возобновления, расположенные на поверхности или у поверхности почвы. Отрицательная реакция многих видов разнотравья на пастбищное использование, по-видимому, в основном обусловлена повреждением их надземных органов копытами животных. Примером может быть щавель аданский, у которого при выпасе повреждаются черешки листьев. Они не отмирают, и потому из листовых зачатков на конусе нарастания новых листьев не возникает. В то же время травмированные листья не могут обеспечить растения достаточным количеством ассимилятов, что ведет к истощению запасных веществ, постепенному снижению жизненного состояния особей вплоть до их отмирания. На воздействие копыт отрицательно реагируют мхи, а также молодые слабоукоренившиеся травянистые растения.

Естественно, что на постоянных пастбищах успешно могут произрастать лишь растения, способные противостоять воздействию копыт животных на их надземные органы, например ряд видов злаков, а также некоторые виды разнотравья с розетками широких листьев (подорожник большой, подорожник средний), растения с надземными стелющимися побегами (белый клевер, гусиная лапка) и даже однолетники (спорыш). Устойчивость таких растений обусловлена упругостью их надземных органов, что определяется наличием в них хорошо развитых сосудисто-волокнистых пучков. Воздействие животных на луговые травы проявляется и в прижимании надземных побегов копытами к почве, что способствует их укоренению, а также в отторжении острыми краями копыт побегов и отодвигании их от материнских растений. При влажной погоде или влажной поверхности почвы такие побеги, прижатые копытами к почве, укореняются и дают начало новым особям. Таким образом, выпас может способствовать вегетативному размножению растений, в том числе видов, нормально не размножающихся вегетативным путем, например кустовых злаков — райграса многолетнего и тимофеевки луговой.

Воздействие копыт на почву выражается в уплотнении ее верхнего слоя, а иногда и в деформации поверхности, что зависит от влажности почвы, ее механического состава, степени сформированности дернины, положения в рельефе, интенсивности выпаса (нагрузки), длительности пастбищного периода. В местах, особенно интенсивно вытаптываемых, образуются голые пятна почвы. Крутые склоны в результате вытаптывания покрываются серией тропинок, что может способствовать развитию эрозии. С увеличением содержания воды повышается пластичность почвы и снижается устойчивость к давлению на нее копыт животных, почва легко уплотняется, ее поверхность деформируется. Это особенно часто происходит на лугах со слаборазвитой дерниной, где копыта животных глубоко вдавливаются во влажную почву, оставляя после себя углубления. При воздействии копыт большого числа животных на почвах, насыщенных водой, дернина легко разрушается, верхний слой превращается в грязеобразную массу, что ведет к сильной деформации поверхности вплоть до образования скотобойных кочек. Нарушением дернины, происходящим при выпасе, особенно на почвах с оторфовевшим дерновым горизонтом, иногда пользуются при улучшении пустошных лугов с применением удобрений и подсева. Устойчивость дернины к вытаптыванию снижается после внесения высоких доз азотных удобрений.

С уплотнением верхнего слоя почвы меняются ее водно-воздушные свойства, возрастает плотность почвы, снижаются ее влагоемкость, скорость проникновения воды, объем пор. Существенные изменения происходят в биологической активности почвы: снижается численность аэробных бактерий, в том числе азотобактера, подавляется деятельность дождевых червей, но возрастает численность денитрофикаторов, анаэробных бактерий маслянокислого брожения и пр. Умеренное уплотнение благоприятно для многих пастбищных растений, чрезмерное выносят лишь немногие виды луговых трав. Для каждого вида существуют определенные пределы его выносливости к вытаптыванию — реакция, изменяющаяся при совместном произрастании с другими видами, что подтверждает значение конкурентных отношений между видами в определении количественного соотношения компонентов луговых фитоценозов при воздействии на них выпаса скота.

При уплотнении почвы в сочетании с лучшей прогреваемостью ее после отчуждения надземных органов травянистых растений возрастает испарение воды с ее поверхности, что на сухих и умеренно влажных почвах приводит к большей сухости почв на пастбищах по сравнению с сенокосами. В местах с близким залеганием почвенно-грунтовых вод, богатых легкорастворимыми солями, под влиянием выпаса может происходить засоление почвы. Ксерофитизация, а местами галофитизация растительности пастбищ — широко распространенное явление. На влажных и сырых лугах в результате снижения влагоемкости и водопроницаемости почвы вытаптывание может приводить к заболачиванию. Таким образом, в зависимости от влажности почвы вытаптывание ведет либо к иссушению, либо к заболачиванию почвы. Отдельные виды животных из-за свойственных им различий в форме копыт и весе тела оказывают на дернину неодинаковое воздействие. В наименьшей степени проявляется воздействие овец, недаром в народной поговорке отмечается, что у овец «ядовитые зубы, но золотые копыта»; более сильное воздействие оказывают коровы и лошади (особенно подкованные).

Уплотнение почвы приводит к снижению глубины проникновения корней, изменению их морфологии и анатомии. Снижается общая масса подземных органов. На лугах с хорошо развитой дерниной, когда верхний слой почвы густо пронизан корнями и корневищами и обладает достаточной упругостью, при выпасе скота, если почва не очень сыра, а нагрузка нормальная, уплотнения почвы и тем более ее деформации не происходит. В этом случае давление, оказываемое копытами на почву, может влиять на ее воздушно-водный режим не отрицательно, а положительно. Дернина под копытами животных сжимается, но благодаря своей упругости сразу возвращается в исходное состояние, как только давление прекращается. Такое сжимание дернины с последующим увеличением ее объема способствует лучшему газообмену между дерниной и надпочвенным воздухом. Поэтому создание прочной, упругой дернины имеет большое значение в определении ценности постоянных луговых пастбищ. Для создания прочной, упругой дернины требуется довольно длительный период времени.

По реакции на непосредственное и косвенное влияние вытаптывания луговые растения принято разделять на пять групп:

  1. не выносящие вытаптывание — райграс высокий, молиния, канареечник тростниковидный, дудник лесной, бодяк огородный, «борщевик сибирский и др.;
  2. чувствительные к вытаптыванию — лисохвост луговой, костер безостый, вейник наземный, осока острая, чина луговая, клевер горный, бодяк болотный, лабазник вязолистный, тысячелистник хрящеватый, горец — рачьи шейки;
  3. умеренно устойчивые к вытаптыванию — тимофеевка луговая, щучка, полевица тонкая, душистый колосок, трясунка средняя, осока бледная, клевер красный, тмин обыкновенный, чемерица;
  4. устойчивые к вытаптыванию — ежа сборная, овсяница луговая, полевица белая, полевица собачья, гребенник обыкновенный, мятлик луговой, осока заячья, лютик едкий, тысячелистник обыкновенный;
  5. растения, особенно устойчивые к вытаптыванию (произрастающие на сильновытаптываемых местах) — райграс многолетний, мятлик однолетний, клевер белый, спорыш, подорожник большой.

К группе чувствительных к вытаптыванию относятся: высокорослое разнотравье, особенно стержнекорневое (борщевик сибирский, купырь лесной, жабрица порезниковая), вьющиеся и цепляющиеся травы (чина луговая, мышиный горошек), высокорослые злаки с удлиненными побегами (райграс высокий, канареечник тростниковидный), а также медленно развивающиеся растения (молиния) (Ellenberg, 1952; Klapp, 1971). По наблюдениям в Новой Зеландии (Edmond, 1964) установлен несколько иной ряд снижения выносливости к сильному вытаптыванию: райграс многолетний — мятлик луговой мятлик обыкновенный — полевица тонкая — белый клевер тимофеевка — ежа — красный клевер бухарник шерстистый. При умеренном вытаптывании последовательность устойчивости несколько иная: мятлик обыкновенный — райграс многолетний — белый клевер — тимофеевка полевица тонкая — ежа — красный клевер — бухарник. Устойчивость к вытаптыванию, несомненно, изменяется в зависимости от других условий произрастания (увлажнения, обеспеченности элементами минерального питания и др.), а также от конкурентных отношений с другими видами. Устойчивость к вытаптыванию не означает устойчивость к выпасу, так как при выпасе на растения влияет не только вытаптывание, но и стравливание.

Источник: www.activestudy.info

 

Интенсификация лугопастбищного хозяйства впредусматривает решение двух задач: повышение урожайности пастбищных травостоев и сохранение их продуктивного долголетия.

Стравливание — это важный фактор формирования пастбищных травостоев. До настоящего времени существуют разные мнения о влиянии вытаптывания на травостой и почву. Так, академик В. Р. Вильяме считал влияние пасущегося скота на дернину отрицательным, так как скот уплотняет почву, разрушает ее структурность, копыта оставляют глубокие следы на мокром лугу. По наблюдениям крупного ученого-луговода С. П. Смелова, коровы на пойме при влажности почвы 29,6 % оставляли следы глубиной 0,8 см, а при влажности 46,1 % — 4,15 см. Под влиянием пастьбы меняются плотность почвы, ее водно-воздушные свойства, температурный и питательный режимы, микрорельеф, динамика растительного покрова, активность и состав биоты почвы.

Однако при пастьбе животных происходит лишь локальное и неглубокое уплотнение почвы. Гораздо вредоноснее уплотнение почвы и особенно подпочвенных глубоких горизонтов тяжелыми тракторами. Выпас скота ускоряет распад отмершего органического вещества. Оставленные пасущимися животными экскременты увеличивают запас питательных веществ в почве, кроме того, благодаря им резко повышается ее биологическая активность. Таким образом, постепенно нарастают процессы гумификации и минерализации дернины. При этом большое количество питательных веществ, заключенных в дернине, становится доступным для трав и используется ими. Другими словами, присутствие животного на пастбище — это положительный фактор для формирования травостоя. При оптимальном режиме выпаса и уходе за пастбищем благодаря действию положительных сторон пастьбы обеспечивается достаточно высокий хозяйственно полезный урожай травостоя.

Упругость дернины и ее связность зависят от степени уплотнения почвы. Наибольшей связностью почва характеризуется в сухом состоянии. По мере увлажнения связность почвы уменьшается, начиная с определенной влажности почва становится пластичной. При выпасе скота такая почва уплотняется: уменьшаются общая скважность и водопроницаемость, разрушается структура почвы. Под действием выпаса скота увеличивается плотность верхних горизонтов глинистых и суглинистых влажных почв. При этом усиливается дернообразовательный процесс и увеличивается капиллярность почвы. Однако уплотнение почвы скотом нельзя считать необратимым процессом. Плотность почвы — наиболее динамичный показатель ее агрофизических свойств. Плотность почвы верхних горизонтов к концу пастбищного периода может несколько превосходить аналогичный показатель на сенокосе, однако к весне под воздействием комплекса зимних факторов отмечается одинаковое равновесное состояние агрофизических свойств луговых почв на участках, где проводился и не проводился выпас скота.

Накапливается ли в почве «усталостная» плотность от многолетнего выпаса, как трактовал это более 60 лет назад В. Р. Вильяме? На тяжелосуглинистых почвах такое явление может наблюдаться через 8… 12 лет использования травостоя на выпас, если одновременно происходит деградация пастбища, т. е. если наблюдается резкое снижение густоты побегов, выпадение верховых и полуверховых злаков. При использовании на пастбищах в повышенных дозах азотных удобрений, которые не только увеличивают урожайность трав, но и существенно влияют на биологические процессы в дернине и во всем корнеобитаемом слое почвы, действие уплотняющего фактора выпаса скота удается нейтрализовать. Конечно, чрезмерная нагрузка животных на пастбище опасна и для травостоя, и, как следствие, для почвы. Особенно это от

носится к овечьим пастбищам и левадам лошадей, где наряду с уплотнением почвы начинается ее эрозия и теряется гумусовый горизонт.

Способность создавать запасы продуктов фотосинтеза и минеральных веществ — существенная особенность многолетних трав. Особую роль играют запасные вещества при отрастании трав после стравливания, когда у растения, лишенного рабочих органов, появляются новые побеги. Динамика запасных веществ имеет общие закономерности и для злаковых, и для бобовых трав, возделываемых на пастбищах. После стравливания трав содержание углеводов восстанавливается до первоначального уровня в разных частях растений в различные сроки (за 17…30 дней). Накопление запасных веществ увеличивается при подкормке травостоев удобрениями и орошении. Эти приемы уменьшают отрицательное влияние стравливания на травы. Молодые побеги, возникающие из почек, могут получить влагу, элементы минерального питания и продукты фотосинтеза только благодаря материнскому побегу. В свою очередь, материнский побег после стравливания, когда устраняется фотосинтезирующий аппарат, должен иметь запас готового органического материала для дальнейшего отрастания и кущения. Способность трав накапливать запасные питательные вещества позволяет получать урожаи пастбищных трав в течение многих лет. Процесс кущения злаков приостанавливается или ослабевает в начале выхода в трубку — об этом обстоятельстве нужно помнить при выборе срока начала стравливания пастбищ.

На биологические процессы в почве влияет тип травостоя, формирующегося на культурных пастбищах, который существенно отличается от травостоя сенокосного типа. Активность биологических процессов в почве пастбищ не уступает активности этих процессов на хорошо удобренном поле. Исследованиями установлено, что при пастбищном использовании усиливается активность полезной микрофлоры и быстрее восстанавливается структура почвы. При этом наибольшее количество микроорганизмов в корневой зоне наблюдается у молодых растений трав, которых, как правило, всегда больше на пастбищах, чем на сенокосах. Улучшению жизнедеятельности ризосферной микрофлоры способствуют обильное кущение, свойственное травам при их пастбищном использовании, постоянное травмирование при стравливании и последующие процессы регенерации. Деятельность микрофлоры особенно активна в поверхностных, наиболее биогенных слоях (0… 10 см) почвы пастбищ, что способствует интенсивному разрушению растительных остатков и, следовательно, торможению дернового процесса.

Пастьба способствует кущению, т. е. формированию новых побегов. Многократное стравливание (4…5 раз) по загонной системе в фазе пастбищной спелости растений не может оказать отрицательного влияния на развитие трав И разрушить дернину, а наоборот, способствует более быстрому развитию типичного пастбищного травостоя. Опыты показывают, что постоянно стравливаемый пастбищный травостой усиленно вегетирует и непрерывно образует все новую и новую зеленую массу, состоящую в основном из вегетативных побегов. Таким образом, питательная ценность пастбищных травостоев повышается.

Стравливание и частое подкашивание травостоя повышают эректоидность (прямостоячесть) укороченных вегетативных побегов злаковых трав. Благодаря этому такие побеги лучше улавливают фотосинтетически активную радиацию (длинноволновую часть солнечного спектра) всей поверхностью листа. На такие побеги действие ультрафиолетовых лучей меньше, чем на горизонтально расположенные.

Злаковые травы за счет побегов кущения, корневой массы и корневищ, расположенных в верхнем слое почвы, создают дернину, противостоящую продавливанию почвы скотом при выпасе. Дернина — важный регулятор теплового режима пастбищ: благодаря ей весной почва медленнее оттаивает, а осенью позднее промерзает. В травосмесях травы лучше противостоят низким температурам в зимний период и сохраняются дольше, чем в чистых посевах.

Стравливание на пастбищах одних трав способствует разраста- ‘ нию других. Взаимодействие между поедаемыми и непоедаемыми видами трав пастбища происходит при помощи животных. Вариации этих взаимодействий весьма разнообразны.

Скашивание по-иному влияет на травостой, чем стравливание. Косилка срезает все растения подряд на одной и той же высоте, а животные поедают травы выборочно и на разной высоте. Скашивание происходит в определенные и, как правило, короткие сроки (обычно 1 раз в год, а при многоукосном использовании 2… 3 раза в год), а выпас скота длится достаточно долго. Сенокошение сходно со стравливанием только тем, что в обоих случаях в результате отчуждения растительной массы почва обедняется питательными веществами.

 

Источник: www.bibliotekar.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.