XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение и выявление степени деградации естественных сенокосов на территории природного парка Волго-Ахтубинской поймы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гаряева И.Х. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Ходжаева Н.О. 1

---

1МКОУ "Цаганаманская гимназия"

Работа в формате PDF

4.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большая часть Волго-Ахтубинской поймы, используется для сельскохозяйственной деятельности. Нерациональное использование земельных ресурсов поймы, ведет к их истощению и пастбищной дигрессии. Для сохранения уникальной природной среды Волго-Ахтубинской поймы необходимо проводить мониторинговые исследования экосистемы.

В течение нескольких лет на территории Волго-Ахтубинской поймы сократились площади разнотравных лугов, пастбищ для сельскохозяйственных животных ухудшилось сенокошение. В 2015-2016 году сенокошение совсем не проводилось из-за климатических условий, что привело к вытеснению кормовых культур сорными растениями. На сегодняшний день площадь естественных сенокосов значительно уменьшилась.

Усиливающаяся антропогенная нагрузка на растительный покров сенокосных лугов, гидрологические и метеорологические факторы существенно влияют на исчезновение естественных фитоценозов и их замене на деградированные сообщества с малоценными видами растений.[3]

Целью работы является выявление степени деградации естественных сенокосов и пастбищ на территории природного парка Волго-Ахтубинской поймы

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить состояние кормовой базы и ее продуктивность на сенокосных лугах.

2. Выявить зависимость урожайности лугов от параметров регулируемого водного режима.

3. Изучить сукцессионную изменчивость растительности под влиянием природных и антропогенных факторов.

4. Определить ботанический состав сена на сенокосных лугах

5. Провести анализ почвы на исследуемой территории.

Актуальность: Растительность сенокосов Волго-Ахтубинской поймы является важной кормовой базой для сельскохозяйственных животных, на протяжении многих лет она снабжала сеном фермерские хозяйства Юстинского района. В настоящее время из-за сокращения разнотравья, и замещения сорной растительностью, сенокосные луга стали малоценными. В результате многие фермеры вынуждены приобретать сено в Астраханской области.

Гипотеза: Нарушение технологии уборки трав на сено, нескашиваемость значительных площадей наносят существенный ущерб луговым угодьям. Состав трав в сообществах изменяется в сторону увеличения доли сорных видов, среди которых несъедобные, вредные и ядовитые. Это может привести к непригодности земель для сенокошения и сельскохозяйственных нужд.

Научная новизна: Влияния антропогенных и природных факторов на пойменные экосистемы пастбищ и сенокосов, которые значительно распространены в Волго-Ахтубинской пойме, не изучались.

Практическая значимость: Результаты исследований могут быть применены для оценки экологического состояния сенокосов и проведения мероприятий для увеличения продуктивности естественных сенокосов. А так же для выработки стратегии по рациональному использованию природных ресурсов и защите окружающей среды.

Объект исследования: Природные и антропогенные факторы, влияющие на естественные сенокосы.

Предмет исследования: Изучение сенокосных лугов на территории Волго-Ахтубинской поймы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Вся территория Волго-Ахтубинской поймы используется для сельскохозяйственной деятельности. Земли в пользовании сельскохозяйственного значения на данной территории выделены под сенокосы и пастбища. Нерациональное использование природных ресурсов поймы ведет к истощению и пастбищной дигрессии. [2]

Сенокосы и пастбища — это земельные угодья, в основном луга с травянистой растительностью. Здесь выпасают скот, скашивают траву на корм животным. Сенокосы  и пастбища располагаются в разных природных зонах и характеризуются большим разнообразием в растительном покрове, почвах, хозяйственном состоянии, урожайности и качестве получаемого с ним корма. Даже в пределах одного хозяйства можно встретить очень разные кормовые угодья. Это могут быть высокотравные участки, постоянно используемые для сенокошения, участки кормовых угодий с низкорослой малоурожайной травянистой растительностью, используемые в качестве пастбищ.[6]

В процессе длительного развития на разных участках сенокосов и пастбищ с определенными экологическими условиями формируется совокупность растений, называемая растительным сообществом, или фитоценозом. Все растения фитоценоза взаимодействуют между собой, оказывают влияние на среду обитания и подвергаются влиянию этой среды. В фитоценозе может увеличиться или уменьшиться количество видов растений, измениться соотношение между числом растений разных видов. В результате увеличивается или уменьшается продуктивность сенокосов и пастбищ.[9]

Основным комплексным фактором, определяющим сложившиеся особенности природного комплекса Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги, является гидрологический режим и, прежде всего характер весенне-летних половодий, которые в настоящее время искусственно регулируются. Поэтому в системе мониторинга в данном регионе большую важность имеют экологическое обоснование режима искусственного регулирования водного стока и слежение за последствиями такого регулирования.

2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Волго-Ахтубинская пойма расположена в пределах Волгоградской области (верхняя часть — в 2000 году здесь создан природный парк «Волго-Ахтубинская пойма»), Астраханской области (основная часть поймы) и Республики Калмыкия (небольшой участок в центральной части поймы — здесь в 1995 году организован Природный парк Республики Калмыкия). Протяжённость — около 450 км (от города Волжского до Астрахани, где пойма переходит в волжскую дельту). Площадь пригодных для сельскохозяйственного использования земель поймы — около 700 тысяч га, общая площадь поймы (с водоёмами) — около 2 млн. га.

Климат резко континентальный, отличающийся засушливостью, мало снежностью, большим количеством дней с суховеями. Лето продолжительное, жаркое, сухое и пыльное. Средняя температура +25 - +30, абсолютный максимум +44, осадки редки – 200 мм в год. В этих условиях засушливого климата развиваются бурые почвы, отличающиеся малым содержанием гумуса. В зависимости от характера почвообразующих пород они имеют различный механический состав – легко суглинистые почвы на востоке, юго-востоке и юге сменяются супесчаными и песчаными, так же образуют комплексы с солонцами. Особенностью климата является преобладание восточных ветров. Средняя скорость ветра 6-7 м/с. Сильные ветры наблюдаются уже в апреле-марте. Число дней с суховеями за теплый период (апрель-октябрь) достигает 70-100 дней. Скорость ветра – до 15м/сек. Эти ветры сильно иссушают почву, достигая большой скорости, выдувают верхние слои, вызывая пыльные бури.

Весна короткая, с быстрым нарастанием температуры. Средняя продолжительность безморозного периода довольно велика до 190 дней. Часты засухи. Здесь преобладают легкие песчаные и супесчаные аллювиальные почвы, на которых формируется интразональная растительность нескольких типов: болот, лугов и пойменных лесов.

3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Для выполнения работы использовались материалы собранные в весенне-летний период 2023- 2024г. Исследования проводились на территории Волго-Ахтубинской поймы, в пределах Природного парка республики Калмыкии. Работы велись на двух пробных площадках. Первая площадка была размером 2,8га,где проводилось сенокошение. Вторая площадка размером 2,8 га не подвергалась сенокошению.

Для учета исходного урожая сенокос разбивался на небольшие участки площадью10м². На каждой площадке отмечалась высота травостоя, полнота и определялся видовой состав растительности. Проводился подсчет количества стогов сена на площади 200м². Сбор растительности для учета урожая на сенокосах осуществлялся следующим способом. Растительность скашивалась на пробной площадке размером 10м², затем бралась средняя проба 1-2 кг на усушку. Растительность укладывали в газету и высушивали до воздушно- сухого состояния и взвешивали. Для вычисления веса сухой массы сена с пробной площадки использовались следующие формулы

где В-вес сена с 100м (кг), ВХ- выход сена, ВС- вес в сухом состоянии.

Произведя расчеты получили урожай сена. Взвешивание проводилось с помощью электронных весов с точностью до 1мг. Урожайность рассчитывалась по методике И.А. Цаценкина.

Уровень воды измерялся с помощью металлической тумбы в различные годы, а также использовались данные Енотаевскогогидропоста.

Ботанический состав растительности определялся с помощью определителя растений "Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР" и прочие определители. [7]

Классификация структурных элементов почвы проводились по методике С.А. Захарова. Для определения классификации механических элементов почвы использовалась методика Н.А. Качинского.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате исследования была изучена зависимость продуктивности естественных сенокосов Волго-Ахтубинской поймы на территории Республики Калмыкии и Астраханской области.Было выявлено влияние режима половодий, на урожайность сенокосов, который в настоящее время искусственно регулируется. Наиболее важным параметром, влияющим на урожайность естественных сенокосов, является общий объем попуска воды с Волгоградской ГЭС.

Искусственно регулируемые половодья не только увлажняют поймы, но и вымывают из почвы токсичные соли. Кроме того, воды половодий приносят на поверхность почвы тонкий наилок, включающий как органические, так и минеральные вещества, которые удобряют сенокосные угодья. Нами были сделаны попытки выявить зависимость продуктивности сенокосов Волго-Ахтубинской поймы от метеорологических и гидрологических факторов.

Рис.1 График хода уровня воды в Волге в период 2022г.

Как видно из диаграммы в 2022 году уровень воды начал подниматься с конца апреля и достиг максимального уровня 6 мая-618 см, а в летний период с середины июля и по конец августа составил 141-130 см. В этот год пойменные луга были залиты в течение 2.5 месяцев, что повлияло на рост и развитие растительности. Лугово-болотные растительные сообщества были подвержены влиянию весенне-летних половодий, и в результате длительного переувлажнения низинных участков лугов произошли изменения в растительном покрове. Произошло вытеснение кормовых культур растениями гигрофитами: осока островатая (Carexacutiformis.), стрелолист обыкновенный (Sagittariasagittifolia), частуха подорожниковая (Alismaplantago-aquaticaL.), роголистник. На лугово-болотных аллювиальных почвах преобладали ассоциации ежеголовково-стрелолистовые, частухово-клубнекамышевые и частухово-ежеголовковые, сусаково-ситниковые. Эти ассоциации развиваются на затапливаемых в течение долгого времени участках с луговыми почвами, иногда суглинистыми. Здесь доминировали рогоз узколистный (Tuphaangustifolia), подмаренник болотный (Galiumpalustre.) чистец болотный (Stachyspalustris), зубровково-болотницевые.

Рис.2 График хода уровня воды в Волге в период 2023г.

Рис.3 График хода уровня воды в Волге в период 2024г.

Как видно из диаграмм 2022-2024 года уровень воды в период половодья с апреля по начало июня максимально составлял 622-535см, а в летний период с конца июня по конец августа составлял 135-120см. В эти годы пойменные луга были залиты в течение 2 месяцев. В связи с тем, что в июле-августе температура воздуха наблюдалась высокая-50 градусов, в тени 42 градуса. Жаркое лето, палящие лучи солнца, аномальные климатические условия заметно повлияли на растительный покров. Таким образом, из ряда проанализированных факторов внешней среды существенное влияние на урожайность естественных сенокосов Волго-Ахтубинской поймы оказывают в большей степени гидрологические параметры половодий и температурный режим воздуха.

Сенокосы и пастбища на территории природного парка занимают площадь около 2224 тыс. га. и представлены следующими сообществами: несбитыекострово-болотницево-осоковые, зубровково-болотницевые. В составе растительных группировок отмечены: люцерна русская, подмаренник цепкий, лядвенец рогатый, кострец безостый, осока черноколосая. В межгривовых понижениях - сенокосы на влажнолуговых почвах. Господствуют в травостое злаки (зубровка, мятлик иволистный, алтей лекарственный, ситники). Но кормовые качества ниже, так как зубровка и болотница плохо поедаются скотом. Иногда в ряде мест в прирусловье протоков встречаются ассоциации цикориево-латуковые, которые можно считать высокопродуктивными среди растительных сообществ, но из-за малых площадей и их неудобного рельефа они практически не используются. Остальные более равнинные территории являются сенокосами, скашиваемыми в середине - конце июля. На сенокосах чрезвычайно сильно внедрилась солодка голая и в ряде мест солодка щетинистая, растущая массивами. Солодка затрудняет прорастание более ценных видов, но при этом способствует лучшему сохранению почв, они меньше выбиваются в случае нерегламентируемой пастьбы.

Растительный покров на косимых и некосимых участках отличается структурой и составом слагающих фитоценозов. Так, на косимых участках бобовые, гвоздичные, сложноцветные, злаковые, лютиковые. Отличительной особенностью является представительство крестоцветных, раннецветущих и вегетирующих в самом начале лета представителей некоторых осок, гвоздичных, бурачниковых.

На некосимых участках наблюдается накопление достаточно мощного покрова из мертвого опада, состоящего из отмерших стеблей, листьев растений. Это способствует выпадению ранневесенних, раннелетних растений и преобладанию корневищных и корнеотпрысковых растений, т.е. видов, обладающих возможностями вегетативного размножения. В их числе: вязель пестрый, клевера, чина, лапчатка, лядвенец и др. Наряду с этим проявляется рост сорных корневищных видов: осок, бодяка, молочай, вьюнка и др. Корневищные злаки представлены вейником, пыреем, двукисточником, тростником и др. Видовое богатство фитоценозов некосимых лугов сравнительно мало и они располагаются зарослями или почти чистыми, или состоящими из 2-5 видов.

4.1 Измерение продуктивности сенокосов

По нашим исследованиям высота травостоя в 2023-2024 году была невысокой. Это связанно с тем, что температура воздуха в эти годы была высокой, а уровень воды держался непродолжительное время, и это отразилось на продуктивности сенокоса. В июле-августе месяце высота растений в среднем составила 64см, урожайность сенокоса была ниже, чем в предыдущие годы.

По нашим расчетам на 3 участках площадью 2 га было скошено 280 рулонов сена, 1 рулон сена весил в среднем 240 кг. На пробной площадке размером200м² было получено 2 рулона сена. Таким образом, урожайность сенокоса составил . На территории Астраханской области сенокосные угодья отличались более высокой продуктивностью:на площади 200м² получено 3 рулона сена, вес 1 рулона в среднем составлял 280кг, стоимость рулона 800 рублей.

Таблица 1

Рис.4 Сенокос на территории Астраханской области

4.2 Изменчивость и сукцессионная динамика фитоценоза

Изучив изменчивость и сукцессионную динамику травянистой растительности под влиянием природных и антропогенных факторов, была выявлена зависимость продуктивности сенокосов от параметров регулируемого водного режима, аномальной жары, перевыпаса скота. Изменение увлажнения, широкая вариация условий среды пойменного луга вызвали в растительном покрове Волго-Ахтубинской поймы изменение флористического состава, увеличение массы гигрофитов,развитие сукцессионного процесса на низко лежащих экотопах: замене ассоциации канареечники тростниковидные (Phalaroido-Scirpetum), орхидные (Argusio-Phragmitetum), частуховые (Alismato-Salicomietum), ассоциациями ежеголовники (Sparganium) – рогозовые (Tuphaceae) и клубнекамышевые (Bolboshoeno-Inuletum), выпадение из состава фитоценозов (Elymusrepens-пырей ползучий) и замещению их на виды сем.Осоковые (Cyperaceae),болотницуболотную (Eleocharispalustris),камыш озёрный (Scirpuslacustris) и рогоз узколистный (Typhaangustifolia) в связи с изменением гидрологического режима в пойме.

Сенокосные луга на территории природного парка в последние годы сильно засоряются злостными сорняками (репейник, дурнишник, чертополох),которые вытесняют кормовые травы, и тем самым ухудшают качество травостоя, занимая большие площади пойменных лугов. К сожалению, на протяжении нескольких лет многие участки остаются нескошенными, что ухудшает качество сена и препятствует полному использованию травостоя на сенокосных лугах и пастбищах.

4.3 Ботанический состав сена

Для определения качества и питательности сена был определен видовой состав всей растительности.Из злаков — тимофеевка (Phleumpratense), ежа сборная (Dáctylisglomeráta), пырей (Elytrígiarépens), различные виды лисохвоста (Alopecuruspratensis, Alopecurusgeniculatus), мятлика (Poapratensis, Poaannua), овсяницы (Festucapratensis, Festucaelatior, Festucaovina, Festucarubra, Festucabrachyphylla), полевицы (Agrostisavenacea, Agrostisclavata)и др.; из семейства мотыльковых — различные виды клевера (Trifoliumpratense, Trifoliumhybridum, Trifoliumrepens,Trifoliumcampestre), вики (Viciacracca, Viciasativa, Viciapisiformis), затем люцерны (Medicágo), чины (Lathyrus) солодки(Glycyrrhizaglabra, Glycyrrhizaecinata), дербенник иволистный (Lýthrumsalicária), девясил британский (Ínulabritánnica), щавель конский (Rúmexconfértus). Таким образом, можно сказать, что сено нанебольших участках пастбищ является питательным кормом для скота.

Рис.5 Распределение растений по семействам

4.4 Описание и анализ почвы

Исследования анализа почв позволили дать оценку современного состояния растительности и почв на территории поймы. Перевыпас скота является одним из основных негативных антропогенных факторов, влияющих на биологическое разнообразие - происходит снижение биологической продукции сообществ, биоразнообразия и, как следствие, развивается процесс опустынивания. В районе нашего исследования расположено 12 фермерских хозяйств, которые содержат в среднем по 300 голов КРС, 200 голов лошадей и свиней. Сельскохозяйственные животные оказывают негативное влияние на пойменные экосистемы,особенно отрицательное воздействие на травостои оказывают лошади. В данное время на территории поймы нагрузка превышает нормативы, что способствует развитию пастбищной дигрессии. Поэтому необходима экологическая оптимизация структуры поголовья скота и пастбищных нагрузок, что позволит сохранить биологическое разнообразие и продуктивность пойм. Нами были проведены работы по описанию состава почв на 2 пробных площадках для определения его качественного состава. Образец №1 был собран на естественном сенокосе, где глубина почвенного слоя составляла 22см - почва сухая, имеет однородную окраску, цвет можно охарактеризовать как буро-серый, серовато- черный. По механическому составу тяжелосуглинистая. Структура по форме комковатая, вид структуры – мелкокомковатая. Образцы №2 и №3 были взяты на заливном лугу, где скашивание не проводилось. Описание образцов: почва сухая, основной цвет бурый, механический состав – среднесуглинистая, структура пылеватая.

4.5 Пути решения проблемы и рекомендации по улучшению сенокосных угодий

Мероприятия по улучшению естественных сенокосов и пастбищ, направленные на повышение их продуктивности, наилучшие результаты дают при комплексном их осуществлении.Нескошенный или не использованный полностью скотом травостой, оставшийся до весны, в последующие годы значительно ухудшает качество сена и препятствует полному использованию травостоя на пастбищах. Необходимо удалятьразнотравно-бурьянистую растительность, заросли репейника, чертополоха вычесыванием весной тракторными граблями, проводить мелкую перепашку пырейных и остецовых залежей, чтобы уничтожить дернины, и создать условия для аэрации семян в почве и приживаемости всходов растений.Перепаханную залежь сначала в течение 1—2 лет следует использовать под сенокошение, а в последующие годы—под выпас. Борьба с сорной растительностью — одно из важнейших звеньев в системе мероприятии по уходу за травостоем,для сохранения устойчивости биогеоценоза. Правильная пастьба скота на участках, своевременное скашивание естественных лугов, подкашивание несъеденных остатков, регулирование водного и питательного режимов — важные профилактические приемы борьбы с сорной растительностью.

ВЫВОДЫ:

1. Продуктивность естественного сенокоса на территории Калмыкии площадью 2,8 га составила 49,3ц/га, на территории Астраханской области 54,4 ц/га;

2.В 2022 году максимальный уровень воды в начале мая составил 618 см, в конце августа 130 см. Сенокосные луга были залиты 2,5 месяца, доминировали гигрофиты. В 2023-2024 году уровень воды наблюдался высоким в конце апреля, и эти годы отличались повышенной температурой воздуха. Растительный покров отличался видовым составом;

3.На многих участках наряду с ценными кормовыми травами на естественных сенокосах и пастбищах стали доминировать сорные растения, которые вытесняют кормовые травы и тем самым ухудшают качество травостоя;

4. В составе сена преобладающими растениями являются: мятликовые, мотыльковые,сложноцветные;

5. Анализ почв на сенокосе показал, что преобладают бурые и тяжелосуглинистые почвы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Бармин А.Н. Зависимость урожайности сенокосов долины Нижней Волги от режима расходов в нижний бьеф Волгоградского гидроузла // Человек. Природа. Общество. Тез.докл. науч. практ. конф. Ашгабат, 1992. С. 49

2. Бармин А.Н., Мармилов А.Н. К классификации почв Волго-Ахтубинской поймы и дельты р.Волги // Тез. докл. итоговой научн. конф. АГПУ (26 мая 2000). «География». - Астрахань: Изд - во АГПУ. - Астрахань, 2000. - С. 6.

3. Голуб В.Б. Влияние режима половодий на урожайность лугов Волго-Ахтубинской поймы // Водные ресурсы. 1979. - №4. - С. 110 - 114.

4. Голуб В.Б., Горяинова И.Н., Родман Л.С. Оценка изменчивости растительности лугов Волго-Ахтубинской поймы как показателя гидрологических условий // Биогеография и народное хозяйство. - М., 1974.

5. Голуб В.Б., Пилипенко В.Н., Бармин А.Н. Хозяйственная типология сенокосов и пастбищ дельты р.Волги на основе флористических критериев // Флористические критерии при классификации растительности. Уфа, 1981. -С. 72-74.

6. Голуб В.Б., Путилова Л.И. Оценка зависимости продуктивности лугов дельты реки Волги от искусственно регулируемого весенне-летнего затопления // Антропогенные воздействия на природные комплексы и экосистемы. – Волгоград, 1980. - С. 111 - 116.

7. И. А. Губанов, В.Н. Новикова, В.Н. Тихомиров. Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР. М., 1981.

8. Оценка современного состояния и прогноз изменения продуктивности сенокосов и пастбищ Волго-Ахтубинской поймы и рекомендации по их улучшению // Отчет о НИР (закл.) ВНИИ кормов; руководитель работы И.А Цаценкин. - М., 1959. - 59 с.

9. Цаценкин И.А., Голуб В.В. Зависимость урожайности лугов Волго-Ахтубинской поймы от весенних половодий // Докл. и сообщ. По кормопроизводству. Вып. 5. М., 1973. - С. 5 - 12.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 6Сенокос на территории Природного парка Республики Калмыкия

Рис. 7 Подсчет рулонов на пробной площадке