Травяные палы как катастрофический фактор снижения биоразнообразия, изменения свойств почвы и микробиологической активности

Цель

Выявить влияние эпизодических травяных палов (поджоги сухой прошлогодней травы) на биоразнообразие сообщества суходольного луга и свойства почвы.

Описание

Осенью и весной наблюдается активизация травяных палов и лесных пожаров. Основная причина травяных палов – незаконные поджоги сухой травы. Несмотря на существующий запрет на законодательном уровне, люди жгут сухую траву, пытаясь тем самым повысить плодородие почвы. Исследования показали, что плодородие почв в результате палов не улучшается, а снижается из-за того, что при сгорании сухих остатков растений одни элементы, определяющие плодородие, выделяются в атмосферу (соединения азота), а другие (минеральные вещества) вымываются с поверхности почвы. Установлено, что пожары значительно изменяют не только видовой состав и ценотическую структуру природных экосистем, но и физико-химические свойства почвы.

Задачи

1. Сделать геоботанические описания на двух участках суходольного луга – на том, который не подвергался палам много лет, и на участке, где эпизодически происходят палы.

2. Проанализировать флористическое разнообразие, состав жизненных форм и эколого-ценотических групп на выбранных участках суходольного луга, а также определить реакцию видов растений на пал.

3. Собрать почвенные пробы и проанализировать физико-химические и биологические показатели почвы (содержание органического углерода, актуальная и обменная кислотности, максимальная гигроскопичность, целлюлазная микробиологическая активность) на выбранных участках суходольного луга.

4. Предложить возможный путь решения проблемы травяных палов.

За последние 15−20 лет частота пожаров по вине человека значительно возросла.

Пожары в растительных сообществах опасны тем, что они увеличивают скорость процесса минерализации органического вещества в миллионы – десятки миллионов раз, что способствует его потерям в экосистеме.

Кроме того, значительно снижается общее содержание почвенного азота – от 4 до 88 %. При выгорании подстилки теряется гумус, что ухудшает показатели физических свойств почвы, таких как пористость, рыхлость, влагоёмкость, способность удерживать элементы минерального питания растений в тех формах, из которых они могут высвобождаться в почвенный раствор. После пожаров возрастает засоление почв, а на склонах может происходить эрозия.

На первом этапе работы был проведён сбор материала в Сергиево-Посадском районе Московской области в окрестностях поселка Радонеж на суходольном лугу, часть которого подвергается эпизодическим палам.

Геоботанические описания двух участков (горелого и негорелого, по 6 площадок каждый) проводились по методу Браун-Бланке, определение растений – по определителям сосудистых растений Средней полосы европейской России.

На следующем этапе проводилась оценка жизненных форм по классификации И.Г. Серебрякова.

Сбор почвенных проб проводился на глубине 0−10 см на площадках 25х25см на двух участках (горелом и негорелом, по 5 площадок каждый) методом конверта. В исследуемых образцах почвы определялось содержание органического углерода (гумуса) методом И.В. Тюрина в модификации В.Н. Симакова, pH водной и солевой вытяжек – pH-метром, гигроскопической влажности и максимальной гигроскопической влажности − стандартным методом, целлюлозная микробиологическая активность – аппликационным методом.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Микроскоп бинокулярный

• Электрическая плитка

• Аналитические весы

• Сушильный шкаф

• Химические реактивы

• Колбы конические

• Цифровая лаборатория по химии

• Пипетки

• Муфельная печь

• Эксикатор

• Бюретка

Результаты

1. Установлено, что после эпизодического травяного пала на суходольном лугу резко снижаются видовое разнообразие и видовая насыщенность растительного сообщества.

2. Подтверждено, что после свежего пала практически вся подстилка сгорает, из-за чего погибают и выпадают из сообщества монокарпические малолетники, а также многолетние травы, чьи почки возобновления находятся на уровне почвы или выше.

3. Отмечено, что после травяного пожара появляются сорные (рудеральные) виды, не характерные для исходного сообщества. Как правило, это длиннокорневищные или корнеотпрысковые виды, которые быстро захватывают территорию и долго удерживают её, не позволяя восстановиться видам исходного фитоценоза. Сорные виды из-за высокого обилия также могут вытеснять сохранившиеся виды разнотравья, усугубляя действие огня.

4. Выяснено, что набор эколого-ценотических групп после пожара в целом меняется мало, поскольку климатические условия остаются прежними, а меняются лишь условия почвенного питания.

5. Установлено, что на изученном суходольном лугу после травяного пала заметно изменяется pH почвы, снижается содержание органического углерода, отвечающего за сохранение плодородия, ухудшаются водоудерживающие свойства почвы, а также снижается целлюлазная активность микроорганизмов.

Награды/достижения

Всероссийский конкурс юных исследователей окружающей среды – победитель