Содержание к диссертации
Введение
1. Изменения свойств залежных земель 10
1.1 Восстановительные сукцессии на постагрогенных почвах 10
1.2. Восстановление фауны на постагрогенных почвах 17
1.3. Восстановление свойств постагрогенных почв 25
2. Почвенно-климатические условия района исследования 32
2.1. Характеристика района исследования 32
2.2. Чернозем обыкновенный 3. Объект исследования 44
4. Методика исследования 55
5. Результаты исследования
5.1. Изменения флоры и растительности на залежных участках 59
5.2. Изменения мезофауны на залежных участках 72
5.3. Гидротермический режим исследованных почв 83
5.4. Изменения физических и физико-химических свойств на залежных участках 89
5.5. Биологические свойства черноземов разного землепользования 93
5.6. Изменения биологических свойств почв залежных участков 96
Выводы 112
Список литературы
- Восстановление фауны на постагрогенных почвах
- Восстановление свойств постагрогенных почв
- Чернозем обыкновенный 3. Объект исследования
- Изменения физических и физико-химических свойств на залежных участках
Введение к работе
Актуальность исследования
Степные экосистемы юга России подвержены сильной агрогенной нагрузке, связанной в первую очередь с интенсивной распашкой земель. В результате сельскохозяйственной деятельности человека трансформированы огромные территории, что ведет за собой нарушение экологического баланса, уничтожение уникальных степных ландшафтов, исчезновение ряда представителей флоры и фауны, деградацию почвенного покрова (Вальков и др., 2001).
Вначале 1990-х гг. значительные площади пашни стихийно трансформировались в залежи, как в относительно благоприятных для земледелия районах, так и в зоне особого риска (Люри и др., 2010; Регионы России..., 2011; Русанов, 2012; Левыкин и др., 2013). Официальное сокращение пахотных угодий от уровня 1990 г. (исключая перевод в залежные) - 4,3 млн. га. С учетом этого фактическая площадь залежей в регионе распространения степного биома в России в 2010 г. составила около 26 млн. га. Из них официально переведены в залежные угодья 3,352 млн. га - чуть менее 13% реальной величины. В Ростовской области площадь залежей составляет около 932 тыс. га (Смелянский, 2012).
Длительное сельскохозяйственное использование земель под пашней приводит к изменению экосистем, но это не значит, что после прекращения антропогенного воздействия не происходит их восстановления. Выведенные в залежь почвы вступают в сложный процесс восстановления, как растительности, так и почвенного плодородия -залежная сукцессия (Глумов, 1953). Многие степные виды животных, ранее вытесненные тотальной распашкой в пессимальные местообитания, заселяют даже «молодые» залежи (Смелянский, 2012). Выход почв в залежь приводит к восстановлению естественного плодородия почв, их экологических функций, улучшению состояния экосистем, повышению устойчивости к техногенным воздействиям, восстановлению биоразнообразия. В целом необрабатываемые почвы по ряду показателей начинают приближаться к аналогичным целинным почвам, хотя ущерб, нанесенный им, не устраняется в течение длительного периода времени (Почвообразовательные процессы, 2006; Кечайкин и др., 2011; Русанов, Тесля, 2012; Прудникова и др., 2013; Мясни-кова и др., 2013, 2014; Приходько, Манахов, 2014; Badiane et al., 2001; Poptcheva et al., 2009; Damene et al., 2013; Joyce, 2014).
Залежные земли проходят различные стадии сукцессии, что позволяет выявить взаимовлияние растительности и свойств почв, изучить возможные пути эволюции почв, установить достижение равновесного состояния и восстановление естественного растительного покрова и почвенного плодородия.
Эталонными участками для черноземных степей Ростовской области долгие годы считались памятники природы «Приазовская степь», расположенная близь пос. Танаис в Мясниковском районе и «Персиановская степь» в учхозе «Донское» пос. Персиановский Октябрьского района. Многие биологические особенности этих территорий освящены в литературе (Вальков и др., 1989; Гончарова и др., 1990; Креме-
ница и др., 2003; Казадаев и др., 2004; Казеев и др., 2004; Булышева и др., 2008; Да-денко и др., 2013, 2014).
За последние годы на территории Ботанического сада Южного федерального университета проведены исследования, направленные на изучение флоры, растительности, фауны, почв и почвенного покрова (Везденеева и др., 2007; Лариков, Казеев, 2009; Симонович, Гончарова, 2011; Акименко и др., 2014; Мясникова и др., 2014). В результате была выявлена возможность использования Ботанического сада в качестве опорного пункта мониторинга для контроля экологической ситуации на большей части Ростовской области.
Цель исследования - изучить влияние возраста залежей на биологические свойства постагрогенных черноземов Ростовской области.
Задачи исследования:
Определить изменение фауны, флоры и растительности на постагрогенных почвах.
Выявить изменения физических, физико-химических, биологических свойств черноземов обыкновенных Ростовской области после выведения из сельскохозяйственного использования.
Определить биоиндикаторы разновозрастных залежей.
Установить изменения свойств залежей в зависимости от их возраста.
Основные положения:
-
При выведении из сельскохозяйственного оборота происходят закономерные изменения биоты, гидротермических условий, морфологических, физических и биологических свойств постагрогенных черноземов обыкновенных Ростовской области. Характер и степень изменения зависит от возраста залежей.
-
В качестве индикаторов разновозрастных залежей на черноземах могут служить флористический состав, фауна герпетобионтов, активность инвертазы, содержание и качественный состав гумуса, физические свойства (плотность, твердость) почв.
-
Использование показателей биологической активности почв позволило установить закономерности изменения залежей в зависимости от их возраста. Залежные и целинные черноземы значительно отличаются от пахотных по значениям интегрального показателя биологического состояния почв (ИПБС) (на 34-36%). Значения интегрального показателя увеличиваются в зависимости от возраста залежных участков на 13-31% по сравнению с пахотными.
Научная новизна. Впервые получены результаты комплексной оценки влияния возраста залежей на свойства постагрогенных черноземов обыкновенных Ростовской области. Установлено влияние стадий залежных сукцессии на свойства черноземов. Выявлены показатели биологической активности почвы, наиболее информативные при изучении постагрогенных почв.
Практическая значимость. Изучение свойств залежных участков дает возможность проследить изменения, которые происходят в постагрогенный период, что позволит прогнозировать, какие изменения будут происходить в почве с течением вре-
мени благоприятные или негативные. Изучение процессов, протекающих в постагро-генный период, позволит принять оптимальное решение при повторном использовании почв под пашню, определить стадии, на которых это лучше сделать, а так же определить, как можно использовать залежные земли в других целях (пастбище, сенокос).
Личный вклад автора. Тема, цель, задачи, объекты, методы и план исследования определены автором совместно с научным руководителем. Отбор почв для лабораторных исследований осуществлены в ходе проведения комплексных экспедиций с участием автора. Лабораторные опыты и анализы проведены лично автором или под его руководством. Анализ и обобщение полученных результатов, формулировка выводов и основных защищаемых положений выполнены лично автором при направляющем и корректирующем участии научного руководителя. По результатам исследований автором или научным коллективом с участием автора опубликован ряд научных работ объемом 21,68 п.л., с долей участия автора - 18,43 п.л.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 30 конференциях, основные из которых: VI Всероссийский съезд Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Петрозаводск, 2012), научно-практическая конференция с международным участием «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, 2008, 2015), Международная научная конференция «Роль Ботанических садов в сохранении и мониторинге биоразнообразия» (Ростов-на-Дону, 2015), Международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2010), II Ростовский молодёжный научно-практический форум «Молодёжная инициатива - 2011» (Ростов-на-Дону, 2011), Международная научная конференция «Современное состояние черноземов» (Ростов-на-Дону, 2013), Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2011-2014) и др.
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 69 публикациях, из них 15 работ в изданиях из перечня ВАК, 1 монография.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, 2 приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 47 рисунков. Список использованной литературы включает 284 источника, в том числе 23 на иностранных языках.
Конкурсная поддержка работы. Исследование выполнено при финансовой поддержке грантов Президента РФ (гранты НШ-2449.2014.4; НШ-5316.2010.4), Министерства образования и науки Российской Федерации (6.345.2014/К), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (государственные контракты П169, П1298, П322, 16.740.11.0528, 14.740.11.1029, соглашения 14.А18.21.0187, 14.А18.21.1269, 5.5160.2011), ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса России» на 2007-2013 годы (государственный контракт 14.515.11.0055), Программы развития Южного федерального университета (213.01-24/2013-85; 213.01-24/2013-44).
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе своему научному руководителю д.г.н., профессору К.Ш. Казееву; к.б.н., доценту О.Ю. Ермолаевой за помощь в исследовании флоры и растительности. А также всем соавторам публикаций и сотрудникам кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета, участвовавших в работе на разных этапах.
Восстановление фауны на постагрогенных почвах
Растения являются основой для пищевых цепей и в значительной степени ответственны за физические параметры среды обитания животных и в большинстве случаев формируют структуру сообщества и ход сукцессии. Основные законы протекания сукцессии едины для всех форм жизни, что подтверждается изучением смены животного населения в различных сукцессиях (Чернова, 1977; Ердаков и др., 1991; Вахрушев, Раутиан, 1993; Tattersall et al., 1999).
Многие степные виды животных, ранее вытесненные тотальной распашкой в пессимальные местообитания, заселяют даже «молодые» залежи, где форми 18 рование степной экосистемы далеко от завершения. Это особенно заметно на примере редких и уязвимых видов, таких как степной сурок, красавка, стрепет, дрофа и др. (Коровин, 2006; Венгеров, 2010).
Основные закономерности формирования животного населения в рядах демутационных сукцессии на залежах были исследованы различными авторами на примере мелких млекопитающих и птиц (Тихонов и др., 2001, 2005; Опарин, 2008; Опарин, Опарина, 2009).
Вначале XX в. комплекс птиц на залежных землях представлял собой преимущественно степные виды, поскольку залежи в большинстве случаев имели мелкоконтурный характер и перемежались с пастбищами и посевами. В современных условиях на залежах, которые занимают обширные территории, в составе орнитокомплексов основную роль играют виды, связанные с зарослями степных кустарников (Опарин, 2008).
Л.М. Опарин (2007) изучил динамику населения грызунов в ходе залежной сукцессии степной растительности в подзоне сухой степи Заволжья. На бурья-нистой стадии и на полях зерновых сельскохозяйственных культур сообщество мелких млекопитающих представлено одинаковыми видами. На залежах появляются два вида землероек: малая белозубка и малая бурозубка. На маловозрастных залежах является доминантом лесная мышь, содоминантам - хомячок Эверсманна, домовая мышь.
При восстановлении степной растительности так же перестраивается и сообщества мелких млекопитающих. На последних стадиях сукцессии происходит изменения в соотношении видов входящих в сообщества, а так же появление новых видов, относящиеся к ксерофильным (Опарин, 2007).
Отражением степени восстановления на залежных участках является видовая структура. При восстановлении происходит увеличения видового разнообразия сообщества, но не доходят до целинных значений, это объясняется тем, что при уменьшении антропогенного воздействия в ряду поле - молодая залежь - старая залежь - целина происходит постепенное снижение стрессовость условий (Сазонова, 2004). На полях и молодых залежах происходит преобладание самцов по сравнению с самками (1,45:1 и 1,50:1). Половая структура, более выровненная на старых залежах и целине (1,01:1 и 1,11:1). Это можно объяснить спецификой формирования населения нарушенных участков, на данных участках привалируют мигрирующие особи, среди которых преобладают самцы (Евдокимов, 1978; Лукьянова, Лукьянов, 1998; Сазонова, 2004).
Изменения сообщества наземногнездящихся птиц было исследовано при восстановлении растительности на залежных участках в подзоне сухой степи Заволжья (Опарин и др., 2002; Опарин, Опарина, 2006). На средневозрастных залежах отмечается максимальное видовое разнообразие, наибольшая плотность населения птиц. Это может быть связано со структурой растительности на данных участках. Старые залежи в подзоне сухих степей Заволжья представлены монодоминантным сообществом, полевой жаворонок составляет в нем 82%. Изменения в структуре сообщества наземногнездящихся птиц связано с изменениями в растительном сообществе залежей в ходе демутационной сукцессии (Опарин, 2007).
Отражением этой же тенденции можно считать и участие на залежах в комплексах прямокрылых специализированных фитофилов (видов рода Phaneroptera, Ое. pellucens) и тамнобионтов (Т. caudata). Для этих видов кустарники и деревья являются непосредственным местообитанием, где происходят питание и поиск половых партнеров, а для специализированных фитофилов это еще и место откладки яиц (Бей-Биенко, 1953). Одно из доказательств перехода специализированных фитофилов на залежи из зарослей степных кустарников и лесополос - то обстоятельство, что наиболее обильный на залежах Ое. pellucens практически не встречается в зональных степных местообитаниях, но был замечен в балках с кустарниковой растительностью и мезофитных сообществах. На залежных землях среди прямокрылых доля мезофильных видов составляет 30% (Зиненко, Стриганова, 2011).
Также сходство в структуре орнитофауны и прямокрылых на залежах заключается в том, что для средневозрастных залежей характерна наибольшая насыщенность видами и плотность населения, а на старых залежах формируются обедненные олигодоминантные комплексы (Зиненко, Стриганова, 2011).
Вместе с тем, тенденции изменений прямокрылых и населения мелких млекопитающих в ряду демутационных сукцессии кардинально различаются.
Видовое разнообразие на залежных участках мелких млекопитающих ниже, чем на целинном участкие, а общее обилие и степень доминирования намного выше за счет высокой численности таких доминантов, как лесная и домовая мыши (Тихонов и др., 2005).
По мере увеличения возраста залежей происходит постепенное снижение обилия и увеличение разнообразия мелких млекопитающих при сохранении доминирования лесной мыши (Тихонов и др., 2001). В населении же прямокрылых наблюдается обратная ситуация, при восстановлении степной растительности на старых залежах снижаются показатели разнообразия, и полидоминантные комплексы замещаются олигодоминантными. Вместе с тем, в сообществах обеих групп встречаются как виды, характерные для всех стадий демутацион-ной сукцессии и целину, (степная мышовка и лесная мышь среди грызунов, Ей. Pulvinatus, Ch. Biguttulus - среди прямокрылых), так и встречающиеся на одной стадии (на бурьянистой стадии - хомячок Эверсманна и Ch. macrocerus). Таким образом, динамические тренды изменений населения различных групп животных в ходе восстановительной сукцессии на залежах имеют направленность различного характера.
Восстановление свойств постагрогенных почв
Территория ростовской области расположена на юго-востоке Европейской части Российской Федерации между 4558 - 5013 северной широты и 38 1Г -44 20 восточной долготы, в южной части Восточно-Европейской равнины и частично в Северо-Кавказском регионе, занимает обширную территорию в речном бассейне Нижнего Дона (Вальков и др., 2013).
По характеру поверхности территория области представляет собой равнину, расчлененную долинами рек и балками. Максимальная высота над уровнем моря -253 м (Сафронов, 1986; Смагина, Кутилин, 1994).
Ростовская область относится к суббореальному биоклиматическому поясу. Причем суббореальные условия здесь самые теплые. Общепринято считать, что начало вегетации растений приурочено к среднесуточным температурам +10С. Эта же величина используется при определении годовой суммы положительных температур. Эта важнейшая климатическая характеристика используется при определении, как биоклиматических возможностей отдельных сельскохозяйственных растений, так и при выделении биоклиматических поясов (Вальков и др., 2013).
Теплые суббореальные условия Ростовской области: сумма положительных температур 3100-3800С, тогда как весь суббореальный пояс находится в пределах 1800-4000С (Вальков и др., 2013).
Распределение температуры воздуха по области имеет свои характерные особенности. Вследствие различного положения по отношению Азовского и Черного морей, близости восточной части к полупустынной Арало-Каспийской низменности, наиболее высокие температуры в теплое время года и наиболее низкие - в холодное наблюдаются в северо-восточных и восточных районах (Яцута, 1940).
Теплое время года является временем относительной устойчивости и слабого перемещения воздушных масс. В это время года преобладающими масса 33 ми являются континентальный полярный и тропический воздух. В результате этого различия в температурном режиме между отдельными районами сглаживаются. В период с мая по сентябрь различия средних месячных температур между отдельными районами не превышают двух градусов. Точно так же одинакова и продолжительность теплого периода с температурами 10 и выше, в северных районах с 22 апреля по 12 сентября и в южных с 10 апреля по 10 октября. Наиболее устойчивые высокие температуры наблюдаются в конце лета и начале осени, со второй половины июля по первую половину сентября, когда область находится, главным образом, под влиянием континентального тропического воздуха (Яцута, 1940).
В период с ноября по март в пределах области наблюдаются более существенные различия в температурном режиме. В северных районах области наблюдается более устойчивый, холодный период с отрицательными температурами. В период с конца декабря до начала второй половины марта преобладают дни со средней суточной температурой ниже -5С. Холодный период с отрицательными температурами имеет продолжительность от 115 до 125 дней. Во всех северных районах в октябре при средней положительной температуре отмечаются, хотя и кратковременные, но значительные понижения температуры (Яцута, 1940).
В южной равнинной части Ростовской области устойчивого периода с температурами ниже -5С не бывает. Активность атмосферной циркуляции при близости Средиземного моря в этой части области выражена гораздо сильнее. После кратковременных понижений температуры, под влиянием теплого воздуха с Черного моря, наблюдаются длительные устойчивые оттепели со средними суточными положительными температурами воздуха в январе и феврале выше 3-4С тепла. В периоды длительных оттепелей не только сходит полностью снеговой покров, но также и почва полностью размерзает. В холодный период из общего количества выпадающих осадков больше половины наблюдались в виде дождя или в виде смешанных осадков дождя и снега. Вся влага от тающего снега и дождей при размерзшем верхнем слое почвы идет на увлажне 34 ниє. В результате к началу весны запас влаги в почве бывает довольно значительным не только для прорастания яровых, но и нормального кущения озимых и их буйного развития весной. Суровые зимы в южной части области бывают исключением и обычно наблюдаются при слиянии двух холодных масс воздуха - с северо-запада из районов Арктики и Сибири. При этих условиях в пределах области возникает устойчивый антициклон, который долго задерживается (Яцута, 1940).
По характеру увлажнения Ростовскую область, возможно, поделить на две части: восточную-Чиро-Сало-Манычские степи и западную. Все восточные районы выделяются по характеру увлажнения в холодное время года. При неустойчивости осадков в апреле и мае, при быстром нарастании температуры эти осадки являются недостаточным для пополнения запасов влаги в почве к началу вегетационного периода. Весной, при устойчивости сухих континентальных масс воздуха с преобладанием ясной погоды и быстрым прогреванием почвы, растительность интенсивно начинает развиваться за счет влаги в почве. Полезный запас влаги быстро расходуется и очень рано наступает биологическая засуха - испарение запасов почвенной влаги. В совершенно иных условиях находятся районы Нижнего Дона и всего Приазовья, где количество осадков в холодное время года, с октября по март, составляет свыше 35% годового количества. В период с октября по декабрь, а также в марте, верхний слой почвы находится в размерзшем состоянии, и осадки, выпадая, полностью поступают на увлажненные почвы. Во всех районах юго-западной части области к началу вегетационного периода в почве имеется достаточный запас влаги (Яцута, 1940).
В северных районах области, к северу от Донецкого кряжа и Сало-Манычской гряды, осадки при устойчивой низкой температуре воздуха выпадают, главным образом, в виде снега, создавая более мощный и устойчивый снеговой покров. В начале зимы снег выпадает на мерзлую почву и при глубоком ее промерзании талые воды весной почти полностью стекают по поверхности в балки и овраги. В указанных районах возможно, путем снегозадержания, значительно предохранить почву от глубокого промерзания и повысить запас влаги в почве к началу вегетационного периода. В крайне восточных районах области, при незначительной мощности снегового покрова и его неустойчивости, одного снегозадержания недостаточно. В этих районах при быстром возрастании температуры весной и сухости воздуха более радикальными мероприятиями являются лесонасаждения и орошение. В теплое время года в пределах области осадки выпадают, главным образом, в виде кратковременных ливней. Наибольшее количество выпадает в летние месяцы - с июня по август. В противоположность этому весна - апрель, май, а также начало осени - сентябрь, характеризуются длительным периодом бездождья (Яцута, 1940).
Чернозем обыкновенный 3. Объект исследования
Степи распологаются от северной границы Ростовской области до предгорий Кавказа, а в широтном направлении от восточного побережья Азовского моря до Ергеней и Ногайской степи (Вальков и др., 2002). К степям относятся растительные сообщества, состоящие преимущественно из ксерофильных (мо-розо- и засухоустойчивых) травянистых растений, большей частью дерновин-ных злаков (Пелипенко, 2002). Отсутствие древесных растений обусловлено недостатком влаги и высокой конкуренцией со стороны трав.
Ростовская область располагается в Причерноморско-Казахстанской подобласти степной области Евразии. В соответствии с геоботаническим районированием (Лавренко, 1942, 1947, 1956) преобладающая часть территории находится в пределах Приазовско-Причерноморской степной подпровинции Причерноморской (Понтической) степной провинции, и лишь набольшие площади крайнего юго-востока области относятся к западной границе Эргенинско-Заволжской степной подпровинции Заволжско-Казахстанской степной области.
В Ростовской области выделяют два подзональных, или широтных типа степей: настоящие, или типичные степи, представленные разнотравно-дерновинно-злаковыми (РДЗ), дерновинно-злаковыми (ДЗ); и опустыненные степи - полукустарничково-дерновинно-злаковые (ПДЗ) степи (Лавренко, 1940;Горбачев, 1974; Федяева, 2002; Демина, 2011). В состав степных сообществ входят дерновинные злаки (типчак и несколько видов ковылей) и многочисленные виды разнотравья (Новопокровский, 1921, 1940; Балаш, 1950, 1955, 1960, 1961; Горбачев, 1974;Зозулин, Федяева, 1983; Зозулин, Абрамова, 1986).
В степных сообществах господствуют виды рода Stipa L. (Stipa pennata L. s. str., S. tirsa Stev., S. ucrainica P. Smirn., S. zalesskii Wilenski, S. pulcherrimaC. Koch, в несколько меньшей степени- S. Capillata L., S. Sareptana A. Beck) (Лавренко, 1956, 1991). Кроме того, к числу преобладающих ковылей во всей подобласти принадлежит S. lessingiana Trin. et Rupr. Из мелкодерновинных злаков в составе ценозообразователей необходимо отметить виды рода Festuca L. (Festuca valesiaca Gaud., F. rupicola Heuff. и др.), виды родов Agropyron Gaertn., Poa L., Koeleria Pers. В опустыненных степях наряду с дерновинными злаками доминируют виды рода Artemisia L. из секции Seriphidium (Artemisia santonica L., A. taurica Willd., A. lerchiana Web. ex Stechm. и др.). В составе фитоценозов представлены многочисленные эфемеры и эфемероиды (виды роды TulipaL. - Т. Scherkii Kegel., Т. biebersteiniana auct. p., Т. Biflora Pall.; виды родов Crocus L., Bellevalia Lapeyr., Bulbocodium L. и многие другие) (Демина, 2011; Лысенко, 2011).
Огромные пространства степей характеризуются неравномерным увлажнением, различиями в почвенном покрове (Вальков и др., 2002). Под степями сформированы одни из самых плодородных почв - черноземы.
В обобщенном виде внешнее морфологическое строение черноземов обыкновенных южно-европейской фации можно охарактеризовать следующим образом. Мощность гумусового горизонта составляет 80-160 см. Характерен буроватый оттенок, особенно в нижней части гумусового профиля. Профиль чернозема характеризуется рыхлым строением, хорошей комковатой острукту-ренностью. Корневые системы растений не встречают здесь препятствий для своего развития. Физические свойства почвенного профиля имеют благоприятные агрономические характеристики. В черноземе всюду видны проявления жизни, но говоря уже о скрытых ее формах. Это корневые системы растений, многочисленные ходы червей, их экскременты в виде капролитов, кротовины, как в гумусовых горизонтах, так и в материнской породе, налеты органической плесени на структурных отдельностях и т.д. (Вальков и др., 2008).
В качестве объектов исследования были выбраны три разных участка: учхоз ЮФУ «Недвиговка», Ботанический сад ЮФУ и памятник природы «Пер-сиановская степь» (табл.1; рис.1). Комплексные исследования на данных участках проводились в период с 2010 по 2015 гг. Таблица 1
Характеристика исследованных участков Участок Возраст, лет Географические координаты Мощность гумусовых горизонтов (А+АВ), см Глубина вскипания от 10%-го раствора НС1, см Учхоз ЮФУ «Недвиговка» 83 4716 37.43"с.ш. 3919 40.33"в.. 70-74 20-28 4716 35.07"с.ш. 3919 42.57"в.д 60-65 25-30 4716 31.57"с.ш. 3919 42.10"в.д. 60-65 5 (пашня) 4716 26.52"с.ш. 3919 43.05"в.д. 65-70 0 Ботанический сад ЮФУ 70 4714 13.72"с.ш. 3939 36.59"в.д. 50-65 0 4714 11.90"с.ш. 3939 30.83"в.д. 65-70 0 (пашня) 4714 17.17"с.ш. 3939 33.96"в. 50-55 35 Памятник природы «Персиа-новская степь» Целинный участок 4730 32.28"с.ш. 409 19.63"в.д. 72-80 10-30 (пашня) 4730 33.14"с.ш. 409 9.37"в.д. 70-75 0
Учхоз ЮФУ «Недвиговка» распологается рядом с пос. Танаис Мясниковского района Ростовской области в подзоне разнотравно-типчаково-ковыльных степей (рис.1). Рельеф исследованного участка представлен Приазовской наклонной равниной с ясно выраженными террасами реки Мертвый Донец. Приазовская наклонная равнина заключена между отрогами Донецкого кряжа, Азовским морем и долиной Дона. Общий уклон равнины в сторону Азовского моря и Дона.
Данный участок состоит из 3-х разновозрастных залежей. Первый участок был введен из сельскохозяйственного использования в 1930-х гг., следующий вывели в 1986 г., самый молодой участок не используется с 1996 г. (рис.2). Рядом располагается участок пашни ОПХ ЮФУ «Недвиговка», от которого выводились из сельскохозяйственного производства земли (рис. 3-6).
На территории учхоза ЮФУ «Недвиговка» распологается ООПТ «Степь Приазовская». Участок представляет собой залежь, оставленную без сельскохо 47 зяйственной обработки в 1930-х гг., которая была изучена в различных работах (Вальков и др., 1989; Гончарова и др., 1990; Булышева и др., 2008; Лопес де Ге-реню и др., 2009; Даденко и др., 2014). Комплексная биологическая оценка чернозема залежного участка 1930-х гг. была проведена В.Ф. Вальковым с соавторами в 1989 г. При изучении данных участков другими исследователями делался акцент на изучение либо флоры, либо фауны, либо почвы.
Изменения физических и физико-химических свойств на залежных участках
Флора более молодых залежей (около 25 лет) насчитывает 116 видов сосудистых растений (65,2% от общего числа видов флоры). К семействам с преобладающим количеством видов относятся Asteraceae (30,2% от общего числа видов флоры молодой залежи), Роасеае (11,2%),.) Nees. Так же в составе разнотравья наиболее представлены такие Fabaceae (8,6%), Scrophulariaceae (по 5,2%), Caryophyllaceae и Apiaceae (по 4,3%), Lamiaceae и Boraginaceae (по 3,4%) (рис.15), остальные семейства представлены 1-3 вида 65 ми. Эдификатором на молодых залежах Ботанического сада ЮФУ является Calamagrostis epigeios (L.) Roth (вейник наземный). Так же часто встречаются Elytrigia repens (L.) Nevski, Stipa lessingiana Trin. & Rupr. Семейство Asteraceae играют важную роль в составе разнотравье на залежи около 25 лет. На участке молодой залежи образуют отдельные сиреневые пятна Erigeron podolicus Besser. Так же необходимо отметить следующие виды A. vulgaris L., Artemisia absinthium L., Galatella dracunculoides (Lamсемейства как Brassicaceae (Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl, Camelina microcarpa Andrz., Alyssum calycinum L.) и Fabaceae (Medicago romanica Prodan, Vicia cracca L., Securigera varia (L.) Lassen и др.)
Коэффициент флористического сходства Жаккара между исследованными залежами равен 0,6. Высота травостоя в среднем на участке молодой залежи выше (67 см), чем на старой залежи (50 см). Такая же тенденция наблюдается и для проективного покрытия растительности: на молодой залежи в среднем 93%, а на старой залежи 73%.
На территории Персиановской заповедной степи было выделено 166 видов из 100 родов и 31 семейства. Ведущие семейства насчитывают 121 вид (77, 1% от общего числа видов флоры). К ним относятся Asteraceae (19,1% от общего числа видов), Роасеае и Fabaceae (9,6%), Lamiaceae (8,9%), Brassicaceae (7,0%), Caryophyllaceae и Rosaceae (по 5,1%), Ranunculaceae и Scrophulariaceae (по 4,5%) и Euphorbiaceae (6 видов, 3,8%) (табл.3).
В составе разнотравью значительную роль играет семейство Asteraceae, которое представлено тысячелистниками {Achillea nobilisL., A. Setacea Waldst. & Kit.), васильками {Centaurea majorovii Dumbadze, C. Marschalliana Spreng., C. Orientalis L., C. Pseudomaculosa Dobrocz., C. Ruthenica Lam., C. Trichocephala M. Bieb.), солонечниками {Galatella linosyris (L.) Rchb., G. Villosa (L.) Rchb.), наголоватками {Jurinea arachnoidea Bunge, J. cyanoides (L.) Rchb., J. multiflora (L.) B. Fedtsch.) и др. Эдификатную роль среди злаков {Роасеае) играют ковыль Лессинга (Stipa lessingiana Trin. & Rupr.) и ковыль украинский (Stipa ucrainica P.A. Smirn.). Ковыль волосовидный (S. capillataL.) и ковыль перистый (S. Pennata L.) составляют меньшее значение. Видимую роль из других злаков играют тонкорог гребенчатый (Koeleria cristata (L.) Pers.), овсяницы (Festuca valesiaca Gaudin и F. RupicolaHeuff.) и перловник трансильванский (Melica transsilvanica Schur).
На территории Персиановской степи важную роль из разнотравья имеют бобовые (Fabaceae). Преобладающее значение имеют люцерна степная (Medicago romanica Prodan), на отдельных участках можно отметить остролодочник волосистый (Oxytropis pilosa (L.) DC), (Astragalus asper J acq, A. austriacus Jacq., A. cornutus Pall.). Из губоцветных (Lamiaceae) наиболее часто встречаются чистец остисточашечковый (Stachys atherocalyx К. Koch), шалфеи (Salvia tesquicola Klokov & Pobed., Salvia nutans L.), шандра раняя (Marrubium praecox Janka). Отдельными куртинами по степи разбросаны Phlomis pungens Willd. и Phlomoides tuberosa (L.) Moench. В сложении фитоценоза не играют существенной роли представители семейства Brassicaceae, они встречаются с незначительным обилием и спорадически. Особую красочность придает ландшафтам Персиановской степи СгатЪе tataria Sebeok - причерно морско-казахстанский стенотопный степной вид, который больше характерен для разнотравно-дерновиннозлаковых степей. Так же из других видов, харак терных для степей, можно отметить Alyssum hirsutum М. Bieb., Erucastrum armoracioides (Czern. Ex Turcz.) Cruchet, Erysimum canescens Roth. Для Персиановской степи из семейства Caryophyllaceae встречаются Gypsophila glomerata Pall. Ex Adams , G. paniculata L., Silene wolgensis (Hornem.) Besser ex Spreng. и др. Из розоцветных (Rosaceae) для исследованной степи характерны разные виды лапчаток (Potentilla argentea L. , P. humifusa Willd. ex Schltdl., P. obscura Willd. и др.). Дикий миндаль, или бобовник (Amygdalus nana L.) широко распрастранен на отдельных участках. Семейство Ranunculaceae представлено степными, лугово-степными и луговыми видами, значительную роль из которых играет адонис волжский {Adonis volgensis Steven ex DC). Коровяки (Verbascum marschallianum Ivanina &Tzvelev, V. lychnitis L.), представители из семейства Scrophulariaceae, придают степи особый облик. Семейство Euphorbiaceae представлено степными молочаями {Euphorbia kaleniczenkoi Czern., Е. virgata Waldst. & Kit. и др.).
Исследованные участки находятся на разных стадиях зацелинения. К третьей, типчаковои, стадии зацелинения относится группа старовозрастных залежей, в которую вошли экспозиция «Приазовская степь» Ботанического сада ЮФУ (около 70 лет), ООПТ «Степь Приазовская» (83 года), часть заповедника «Персиановская степь» (северо-западный угол и узкая полоска вдоль восточной границы) (табл.4). Доминирующую роль на этих участках имеют плотнодерно-винные злаки (Stipa lessingiana, Festuca valesiaca, Stipa ucrainica), которые являются одними из характерных степных видов, часто доминирующих в степных растительных сообществах. Также в сложении фитоценозов важную роль играют и другие злаки (Stipa capillata, Melica transsilvanica, Koeleria cristata, Elytrigia repens, Poa angustifolia).