Естественные луга и пастбища
В агроэкосистемах
Луга и пастбища относятся к естественным кормовым угодьям. Термином «пастбище» называют кормовое угодье, которое используется для выпаса стад сельскохозяйственных животных. Луг или степь, используемые для заготовки зеленой массы или сена, называют сенокосом. От сенокосов пастбища отличаются не только способом хозяйственного их использования, но и целым рядом экологических признаков. В отличие от сенокоса пастбище подвергается воздействию стада — экологического фактора, который оказывает влияние на почву, травостой и другие компоненты природного комплекса.
Естественные луга и пастбища в России и странах СНГ занимают площадь 320 млн га. Природные сенокосы (суходольные, низинные, приморские, пойменные, лиманные, степные, горные и др.) составляют 12% всей площади кормовых угодий. Они сосредоточены главным образом в России, Казахстане, в Белоруссии и на Украине. От всей площади природных пастбищ бывшего СССР на Казахстан приходится 55%, на государства Средней Азии — 21%, Российскую Федерацию — 18%.
Природные луга и пастбища неоднородны. Они различаются по условиям местообитания, видовому составу травостоя и обилию трав, поедаемости различными видами и группами животных, отавности, урожайности, производимой с единицы площади животноводческой продукции, сезонности, длительности использования и т. д. Кормовая ценность растений природных лугов и пастбищ изучена в нашей стране значительно лучше, чем в других странах мира. На лугах произрастает свыше 4000 видов трав, что составляет 23,3% всей флоры страны. Самое богатое видами семейство — сложноцветные (900 видов), за ним следуют злаки (350 видов), бобовые (250 видов). У осоковых, лютиковых и норичниковых по 200 видов. Достаточно обычны на лугах также зонтичные, гвоздичные, губоцветные. Злаки являются основными доминантами лугов, т. е. самыми обильными видами, которые играют основную роль в формировании урожая.
Однако злаки преобладают в луговых травостоях не всегда. При очень сильном выпасе в лесной зоне доминируют виды манжетки, а в лесостепной — подорожники, одуванчики, клевер ползучий, лапчатка гусиная. В горно-лесном поясе луга обычно формируются видами высокотравья. На местах летних лагерей разрастаются однолетние виды из числа разнотравья. Наконец, на переувлажненных почвах злаки замещают очень похожие на них по строению листьев осоковые. Луг отличается от «пашенных» агрофитоценозов. На пашне в ходе севооборота ежегодно или с перерывом в один год (звено многолетних трав) в жизнь сообщества вмешивается рыхлящая почву техника. По этой причине сообщество пшеницы и особенно кукурузы или картофеля всегда открыто для поселения сорных видов. Луг в отличие от такого агрофитоценоза закрыт для поселения сорняков, так как между входящими в него популяциями растений устанавливается режим конкуренции.
Идеи «второй зеленой революции» выдвигают естественные луга, сенокосы и пастбища на роль важнейших элементов агро-экологической системы. В обновленном сельскохозяйственном ландшафте площадь пашни должна сократиться, а для многолетних травяных сообществ — увеличиться. Ставится задача — добиться, чтобы они давали большую отдачу, причем как экономическую, так и экологическую. Это обосновывается следующим.
Во-первых, луга должны быть поставщиками самого дешевого и высококачественного корма для сельскохозяйственных животных (как пастбищного, так и сена, сенажа). При достаточном увлажнении внесение минеральных удобрений на луга экономически выгоднее, удобрения любой другой культуры, а обогащение бобовыми во многих случаях позволяет либо полностью отказаться от минеральных азотных удобрений, либо резко снизить их расход. В луговых почвах процесс минерализации протекает менее интенсивно, чем гумусообразование, потому там нет отрицательного баланса органического вещества и нет нужды в навозе, как в пахотных почвах.
Во-вторых, луга вместе с лесами должны формировать экологический каркас агроландшафта, стабилизирующий биогеохимические циклы основных питательных веществ (азота, фосфора, калия), препятствовать развитию эрозии, поглощать и обезвреживать смытые с полей удобрения и пестициды, не допуская их попадания в водоемы.
В-третьих, зеленые луговые ковры ландшафтов помогают пашне, так как навоз содержит солнечную энергию, которую запасли растения. Это понимали и наши деды. Существует поговорка «Луг — мать поля». Заболевшая эрозией пашня обычно выводится из севооборота и засевается луговыми травами. В этом случае она эффективно излечивается и восстанавливает утраченное плодородие. Даже включение многолетних трав в севооборот резко улучшает баланс питательных элементов почвы и компенсирует потери плодородия при выносе их зерновыми культурами.
В-четвертых, луга должны быть хранителями биологического разнообразия в агроэкосистемах. Там произрастают десятки видов ценнейших лекарственных трав и медоносов, сохраняются редкие и исчезающие виды. В луговых экосистемах находят пристанище сотни видов полезных насекомых. В охране экосистем и обеспечении животноводства кормами в последние десятилетия все большую роль играют сеяные луга, на которых высеваются наиболее ценные растения естественных лугов, улучшенные в ходе селекционной работы. По своей природе сеяные луга являются переходом от естественных многолетних травяных сообществ к полевым культурам. В этих посевах совмещается продуктивность полевых культур и устойчивость естественных лугов.
Луга, как естественные, так и сеяные, являются сложноорга-низованными растительными сообществами, и любое воздействие человека (выпас, сенокошение, удобрение, полив) преломляется именно через систему отношений внутри сообщества. Не зная закономерностей организации этих сообществ, нельзя их ни правильно использовать, ни улучшить.
Изменения луговых сообществ при выпасе носят название пастбищной дигрессии. Скот влияет по-разному, в зависимости от вида, количества, длительности пребывания на пастбище и частоты повторного стравливания (рис. 18.28).
Выпас действует двояко: непосредственно на травостой, когда растения скусываются или обламываются при наступании копыт, и опосредованно — через изменение почвенного режима. Обычно почва при выпасе уплотняется, что может в южных районах вызвать ее засоление в результате усиления подъема вод по капиллярам и их испарения с поверхности. На влажной почве могут сформироваться кочки или особые скотобойные тропки на сухих склонах при пастьбе, например, овец. На песчаных почвах дерно может разрушаться и может приводить к усилению ветровой эрозии. Отсюда выпас вызывает изменения конкурентных отношений в сообществах, и преимущества получают уже не те виды, которые могут активнее поглощать элементы минерального питания и воду, а те, которые менее вкусны для скота и более устойчивы к выпасу, имеют низкие и прижатые розетки листьев и стелющиеся стебли. Неплохо чувствуют себя на пастбищах и различные колючки (чертополохи) из-за того, что их скот не может есть.
Рис. 18.28. Схема действия факторов выпаса (по А. Элленбергеру, 1963)
Умеренный выпас для большинства видов растений полезен, и даже возникает определенное взаимоприспособление травостоя и пасущегося скота. Травостой должен быть густым, высотой 10—20 см, чтобы было удобно за один захват получить сразу много зеленой массы. При умеренном выпасе именно такой удобный для кормления травостой и возникает в большинстве типов лугов. При чрезмерном выпасе «союз» травостоя и животных расстраивается, травостой начинает защищаться от пастьбы, прижиматься к поверхности почвы, где его уже трудно есть, особенно крупному рогатому скоту.
Для того, чтобы наладить «сотрудничество» луга и скота, человек должен проводить нормированный выпас, т. е. строго рассчитать возможную продукцию пастбища, его отавность. Разделив пастбища на загоны, человек осуществляет регламентированный выпас скота в рамках пастбищеоборота. Каждый год один из загонов исключается из выпаса и отдыхает. В год отдыха желательно внести удобрения и скосить траву в поздний срок, чтобы в дернину могли осыпаться семена. После этого заделать их в почву путем боронования и другими приемами, не исключая и легкий выпас скота, обновив тем самым травостой.
При сильном нарушении травостоя в результате пастбищной дигрессии требуется его восстановление. В большинстве случаев достаточно на 3—5 лет прекратить выпас, и тогда произойдет уже автогенная сукцессия, называемая постпастбищной демутаци-ей (восстановлением). При этом характер изменений в растительности практически будет зеркальным отражением тех перемен, которые происходили при пастбищной дигрессии: вновь будут усиливаться высокорослые и вкусные для скота растения. В том случае, когда травостой уже окончательно выбит и свыше 50% поверхности почвы оголилось, то лучше провести коренное улучшение и посеять травы.
Изменения луговых сообществ при сенокошении не столь заметны, как пастбищная дигрессия. Тем не менее, увидев засилье в травостое высокорослых представителей разнотравья, можно с уверенностью сказать: поляну несколько лет не косили или выкашивали слишком поздно. В травостое при сенокошении усиливаются злаки и ценные бобовые. Когда сенокошение проводится 1— 2 раза, то хорошо чувствуют себя корневищные верховые злаки: кострец безостый, пырей ползучий. Если же к сенокошению добавляется выпас или при удобрении луга сенокошение проводится 3—4 раза, то преобладают рыхлокустовые (ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая и т. д.), плотнокустовые (овсяница красная, щучка дернистая), злаки, а количество корневищных злаков, и в первую очередь костреца безостого, убывает.
При отсутствии ежегодного скашивания на поверхности почвы формируется «войлок» из старых листьев, меняется температурный режим, задерживается срок стаивания снега, появляются мышевидные грызуны, которые разрыхляют почву и нарушают равномерность травостоя, способствуя появлению пятнистости, а затем поселению деревьев и кустарников.
Луговые растения приспособлены к ритмике сенокошения (рис. 18.29).
Практика показывает, что оптимальным для лугов является чередование раннего, среднего и позднего сенокошения, и поэтому в хозяйствах организуют сенокосооборот, где чередуются сроки скашивания разных участков. Это позволяет поддерживать высокое видовое разнообразие и продуктивность лугов.
Изучение сукцессии травостоев под влиянием удобрений имеет длительную историю. Установлено, что наиболее сильно влияет на состав травостоя внесение азотных удобрений. При этом оно тем сильнее, чем выше доза. Так, Б. М. Миркин (1991) проводил опыты с использованием удобрений по улучшению лугов поймы реки Уфы (Башкортостан), где преобладали верховые злаки: овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, пырей ползучий, тимофеевка луговая и т. д.
Рис. 18.29. Приспособление некоторых луговых растений
к периодичности сенокошения (Stengel, Tischler, 1965):
1 — Ranunculus acer; 2 — Taraxacum officinale; 3 — Bellis perennis;
4 — Colchicum autumnale
Внесение 60 кг/га д. в. азота удваивало урожай, но в течение трех лет число видов, входящих в состав луговых сообществ, сократилось с 40 до 20, так как произошло вытеснение широколистными злаками бобовых и многих представителей разнотравья. При внесении же только фосфорно-калийных удобрений сокращение количества видов растений было незначительным. Удобрения вызывают и более глубокие изменения в луговых сообществах. В условиях дефицита влаги они становятся более мезофильными. Удобрения как бы компенсируют недостаток влаги. Это объясняется не только физиологически (азот повышает засухоустойчивость трав), но и экологически: более сомкнутые травостои меньше транспирируют и полностью исключают испарение воды с поверхности почвы. Внесение удобрений играет также роль нивелирующего фактора, уменьшая колебания по годам урожайности и ботанического состава сообщества. Урожай становится более гарантированным даже в неблагоприятные по погодным условиям годы.
Внесение минеральных удобрений обедняет флору, поэтому целесообразно часть лугов использовать в естественном состоянии. Это особенно важно для горных районов, где при применении удобрений исчезают уникальные альпийские и субальпийские луга, сформированные видами бедных почв: овсяницей овечьей, белоусом, душистым колоском и т. д. Однако и после прекращения использования удобрений видовой состав растительности только приближается к исходным, естественным травостоям, но полностью не восстанавливается.
На лугах следует избегать применения химических средств защиты растений. Умело варьируя сроки скашивания и интенсивность пастбищных нагрузок, системы удобрений, подсев трав в разработанную дернину, можно улучшить травостой без обращения к опасным для окружающей среды и здоровья человека препаратам.
В целом же еще раз напомним, что рациональное использование лугов и пастбищ — верный путь сохранения растительных ресурсов на огромных территориях.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ