План лекции:
Луга используются человеком как сенокосы и пастбища для сельскохозяйственных животных. Кроме того, для повышения урожайности лугов и улучшения качества получаемого корма, человек применяет различные приемы воздействия, изменяя условия произрастания луговых трав, изменяет состав травостоя, создает новые ценозы на месте уничтоженных. Наибольшее влияние на луговые фитоценозы оказывает скашивание и выпас.
Влияние скашивания.
Скашивание оказывает на луговые травы как непосредственное, так и косвенное влияние. Непосредственное влияние проявляется в катастрофически быстром нарушении нормального ритма сезонной вегетации, включая нарушение ритма сезонной вегетации, включая нарушение ритма накопления запасных веществ; отчуждении надземных органов; ограничении семенной продуктивности или прекращения образования жизнеспособных семян; сокращении осыпания семян на поверхность луга из-за частичного отчуждения их с урожаем; сокращении распространения семян при помощи свойственных растениям приспособлений и увеличении значения распределения семян в результате приемов, применяемых при сушке травы (ворошение, сгребание, стогование); отборе форм, способных существовать при скашивании травы в определенные сроки; гибели особей многих видов трав под стогами, остающимися продолжительное время на лугах.
Косвенное влияние скашивания проявляется в обеспечении лучшего доступа солнечных лучей к поверхности почвы; сокращении возможности накопления на поверхности почвы отмерших органов трав в виде подстилки; отчуждении с урожаем значительных количеств элементов минерального питания растений. После удаления травостоя снижается влажность приземного слоя воздуха и повышается температура его в дневные часы, улучшается газообмен между почвой и надпочвенным воздухом. Из-за отчуждения с урожаем значительного количества содержания в нем азота и зольных элементов почва обедняется их доступными для растений формами.
Скашивание травы действует и на зоокомпоненты. Некоторые животные повреждаютс или уничтожаются при скашивании. Так, насекомые, питающиеся исключительно генеративными органами трав после скашивания лишаются пищи и поэтому погибают или не успевают пройти свой жизненный цикл.
Скашивание травы из года в год примерно в одни и те же сроки приводит к тому, что в состав фитоценозов отбираются виды растений и животных, способных существовать при данной форме использования, размножаясь либо до, либо после скашивания травы. Кроме того, скашивание и удаление травы лишает многих животных защиты от врагов. Во время сенокоса на луга прилетает большое количество птиц, которые поедают насекомых, моллюсков, дождевых червей и др.
Влияние скашивания травы на луговые биогеоценозы зависит от сроков и частоты скашивания, высоты среза, мер ухода и может различно проявляться на отдельных типах лугов. С прекращением скашивания на поверхности почвы накапливается слой отмерших надземных органов трав и происходит обеспечение элементами минерального питания. Образование мощной подстилки оказывает отрицательное влияние на приживание и рост молодых особей, возникших из семян.
Прекращение скашивания влияет на тепловой режим почвы. Нескошенная трава способствует накоплению в зимнее время снега, возрастает влажность почвы, улучшается обеспеченность минеральными веществами, в частности азотом, повышается интенсивность нитрификации и азотфиксации.
Скашивание в определенные сроки в течение длительного периода времени приводит к изменению соотношения видов. Под влиянием ежегодного скашивания отбираются виды, способные обсеменяться при существующих сроках скашивания или длительно размножаться вегетативно. Различия в реакции отдельных видов на скашивание обусловлены их биологическими особенностями, в частности способностью отрастать после дефолиации.
При ранних сроках скашивания конкурентная способность хорошо отрастающих растений будет возрастать, а у плохо отрастающих - снижаться. Злаки, как правило, лучше отрастают после дефолиации и потому менее чувствительны к ранним срокам скашивания.
Большую роль в определении продуктивности продуктивности и состава луговых фитоценозов играет также и частота скашивания травы. Значительные площади наиболее продуктивных лугов нашей страны выкашивается два раза в год. Двукратное скашивание в еще большей степени ограничивает возможность обсеменения луговых трав, но может повышать приживаемость всходов. Двукратное и многократное скашивание сильно снижает жизненное состояние особей многих видов трав. К многократному скашиванию более устойчивы низкорослые растения с обильным приземным олиствением и сравнительно неглубоким укоренением. Из-за различий в реакции отдельных видов луговых трав на частое скашивание в течение вегетационного сезона происходит изменение количественных соотношений компонентов луговых фитоценозов, в некоторых случаях в направлении улучшения кормовой ценности травостоев. Примером снижения глубины укоренения луговых трав под влиянием скашивания может быть результат наблюдений над тимофеевкой луговой. При многократном срезании надземных органов ее корни к ноябрю достигли глубины 72-87 см. в то время как у контрольных растений 127-134 см. О значительных размерах снижения массы подземных органов с увеличением числа скашиваний можно судить по изменению их веса у 100 особей ежи сборной (сухой вес в г) - однократное скашивание - 2961; двукратное - 2293; трехкратное - 1294, четырехкратное - 1007.
На луговые ценозы при их сенокосном использовании помимо времени и частоты скашивания влияние оказывает высота скашивания. При снижении высоты скашивания травы происходит увеличение отчуждения с урожаем энергии и вещества, снижение обеспеченности луговых растений запасными веществами, уменьшение листовой поверхности, уменьшение количества опада, изменение приземного фитоклимата, отрицательно влияет на приземные зоокомпоненты. Отдельные виды луговых растений по-разному реагируют на постоянное низкое скашивание. Есть виды, которые могут успешно произрастать при частом низком скашивании в условиях хорошего обеспечения водой и элементами минерального питания. К ним относятся мятлик однолетний, клевер белый, лдуванчик лекарственный, подорожники и др.
Сенокосное использование лугов может быть достаточно мощным фактором воздействия на основные компоненты луговых биогеоценозов. Поэтому большое значение приобретает разработка и применение рациональных форм использования лугов как сенокосов, которое предусматривает сбор максимального для данного типа луга урожая корма высокого качества.
Влияние выпаса.
Выпас скота оказывает на луговые биогеоценозы более сильное разнообразное воздействие, чем скашивание. Оно проявляется в стравливании, вытаптывании, отложении экскрементов.
При стравливании травы скотом происходит нарушение роста травянистых растений, изменение условий их произрастания, что связано с большим доступом солнечных лучей к поверхности почвы (снижение влажности приземного слоя воздуха, увеличение прогревания почвы в дневные часы и обеспеченности светом низкорослых растений). Однако стравливание существенно отличается от скашивания тем, что отдельные виды животных проявляют более или менее выраженную селективность в поедании различных видов луговых растений и к тому же проводят дефолиацию их на разной высоте.
Для луговых пастбищ характерно многократное стравливание травы в течение вегетационного сезона. Количество стравливаний изменяется от 1-2 в условиях короткого вегетационного сезона (альпийские луга) до 8-10 там, где выпас возможен почти в течение всего года. Так как отдельные луговых трав различно реагируют на частоту дефолиации, то, естественно, что флористический состав и количественные соотношения видов в фитоценозе могут изменяться в зависимости от того, как часто стравливается трава. Особое положение создается при вольном выпасе, когда животные в течение длительного времени выпасаются на одном и том же участке и могут многократно стравливать хорошо поедаемые ими растения. На таких пастбищах в состоянии произрастать либо виды, непоедаемые и плохо поедаемые скотом, либо устойчивые к многократному стравливанию, обладающие высокой отавностью.
Многократное стравливание травы в сильной степени огранивает возможность обсеменения для луговых растений. Непоедаемые или плохо поедаемые виды на пастбищах, где не производится подкашивание несъедобных растений, могут обсеменяться почти беспрепятственно. На пастбищах в состоянии обсеменяться в определенных пределах и хорошо поедаемые растения. Это происходит у злаков, если их генеративные побеги не были стравлены в фазе "трубки", т.к. позднее они скотом почти не стравливаются. У некоторых видов луговых трав отобрались формы с генеративными органами, расположенными у поверхности почвы ниже высоты стравливания (клевер ползучий, черноголовка обыкновенная, мятлик однолетний и др.).
Вытаптывание.
Животные, передвигаясь по пастбищу, соприкасаются копытами с поверхностью почвы и надземными органами растений. Вытаптывание оказывает на луговые травы как непосредственное, так и косвенное влияние. Непосредственное воздействие сказывается в травмировании копытами наземных органов растений. У трав повреждаются листья и почки возобновления, расположенные на поверхности или у поверхности почвы. На постоянных пастбищах успешно могут произрастать лишь растения, способные противостоять воздействию копыт животных (некоторые злаки, подорожники, одуванчик, клевер ползучий, гусиная лапка, спорыш и др.).
Воздействие копыт на почву выражается в уплотнении ее верхнего слоя, а иногда и в деформации поверхности, что зависит от состава почвы, ее механического состава, степени задернованности, положения в рельефе, интенсивности и длительности выпаса. Крутые склоны в результате вытаптывания покрываются серией тропинок, что ведет к эрозии. С уплотнением верхнего слоя почвы меняются ее вводно-воздушные свойства, снижается ее влагоемкость, происходит ксерофитизация, а в местах с близким залеганием грунтовых вод - к засолению.
По реакции на непосредственное и косвенное влияние вытаптывания луговые растения принято разделять на пять групп: 1 - невыносящие вытаптывания (райграс высокий, канареечник тростниковидный, дудник лесной, бодяк щетинистый, борщевик низбегающий и др.), 2 - чувствительные к вытаптыванию (лисохвост луговой, костер безостый, вейник наземный, чина луговая, клевер луговой, лабазник вязолистный, тысячелистник, горец змеиный), 3 - умеренно устойчивые к вытаптыванию (тимофеевка луговая, щучка, полевица тонкая, тмин обыкновенный, чемерица белая), 4 - устойчивые к вытаптыванию (ежа сборная, овсяница луговая, полевица белая, п. собачья, мятлик луговой, осока заячья), 5 - растения, особенно устойчивые к вытаптыванию (райграс многолетний, мятлик однолетний, клевер ползучий, спорыш, подорожник большой, п. ланцетолистный и др.).
Отложение экскрементов.
При выпасе отложение экскрементов оказывает на луговые растения разностороннее влияние, как непосредственное (погребение), так и косвенное (через изменение почвы). С экскрементами в почву возвращается значительная часть элементов минерального питания, содержащихся в траве, съеденной животными, что зависит от вида животных и от системы использования пастбищ.
Влияние экскрементов на почву и растения определяется не только их количеством, но и химическим составом, физическими свойствами, особенностью распределения их по поверхности.
При разложении экскрементов происходит то большие, то меньшие потери азота в результате улетучивания аммиака, что зависит от метеоусловий. С экскрементами животных на луга поступают не только органическое вещество и элементы минерального питания растений, но и жизнеспособные семена, а также возбудители ряда болезней животных, в том числе яйца и личинки гельминтов.
В местах скопления крупного рогатого скота и овец, особенно на отгонных пастбищах, где скот в течение всего пастбищного сезона, а иногда и из года в год сосредотачивается в одном и том же месте на ночлег, луговая растительность в результате интенсивного вытаптывания и отложения большого количества экскрементов полностью разрушается. При смене стойбищ так, чтобы скот оставался на одном месте недолго, разрушения растительности не происходит, а почва хорошо удобряется экскрементами. Поэтому в последующие годы происходит значительное повышение урожайности и улучшение качественного состава травостоя.
Улучшение и рациональное использование лугов.
В результате длительного бессистемного использования нередко большие площади лугов закустарены, заболочены, закочкарены, стравлены, ослаблены и требуют мер по улучшению и рациональному использованию. К основным мерам улучшения относятся те приемы, при которых улучшаются условия для луговых трав и увеличивается полезная площадь. Данные по улучшению и рациональному использованию лугов разработаны довольно хорошо и приводятся многими авторами (Шубин, 1962; Работнов, 1963; Смелов, 1966; Павлова, 1980; Челоков В.Б., Зотов А.А., Важов В.М. 1987; Горчаковский,1999 и др.).
Подробные материалы по хозяйственному использованию лугов приведены в коллективном труде "Естественная кормовая база Горно-Алтайской автономной области" (1956).
Уничтожение кочек и вырвнивание поверхности.
Кочки обычно возникают в результате интенсивного на протяжении всего вегетационного сезона выпаса скота, деятельности кротов, а также естественным путем при доминировании в травостое кочкообразующих видов осок, щучки, вейника Лангсдорфа. Уничтожение таких дефектов рекомендуется на мятликовых и овсяницевых деградированных лугах с множеством кротовых куч и сбитых участков, закочкаренных щучковых и осоково-щучковых пастбищ. При закочкаренности 10-15% рекомендуется коренное улучшение. Если кочек меньше и сохранились ценные кормовые травы, то лучше провести выравнивание. Уничтожение кочек позволяет увеличить поверхность луга и сделать его пригодным для механизированной обработки. Этот прием рекомендуется сочетать с подсевом ценных кормовых трав.
Уничтожение кустарников и лесной поросли.
Этот прием необходимо проводить на лесных и остепненных закустареных лугах. Освобождение от поросли и кустарников позволяет увеличить полезную площадь луга и применять технику для сенокошения и уборки сена.
Борьба с сорными, непоедаемыми и ядовитыми растениями.
Бессистемный и чрезмерный выпас скота, ежегодное скашивание травостоя без учета оптимальных сроков, необходимых для семенного возобновления растений, ведет к угнетению и выпадению из травостоя ценных кормовых трав и разрастанию сорных, непоедаемых растений, засоряющих и ухудшающих луга. Этот процесс выражен на деградированных пастбищных вариантах всех типов лугов. Процессы деградации приводят к значительному снижению продуктивности большинства лугов и ухудшению качества кормов. В то же время потенциальные возможности луговых растений позволяют значительно повысить продуктивность лугов.
Нередко при весьма неблагоприятных условиях в травостое имеются ценные кормовые травы, находящиеся в угнетенном состоянии. Соответствующим изменением условий можно усилить развитие ценных кормовых растений, уменьшить в травостое количество малоценных и нежелательных видов. К таким приемам можно отнести временное исключение засоренных участков из пастбищеоборота с проведением на них мероприятий по уходу, введение сенокосопастбищеоборота, загонной системы пастьбы, соблюдение сроков уборки и высоты скашивания, подкашивание сорных и вредных растений до их обсеменения, внесение удобрений, подсев ценных кормовых трав и др.
Применение мер по улучшению и рациональному использованию дает возможность долго сохранять луга в хорошем состоянии и получать высокие урожаи качественных кормов. На сильно нарушенных лугах с разрушенной злаковой основой следует проводить коренное улучшение.
Контрольные вопросы.