CC BY
94
РОСТ И РАЗВИТИЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НОВЫХ АГРОМЕЛИОРАТИВНЫХ ПРИЕМОВ НА БИОЛОГИЧЕСКОМ ЭТАПЕ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
А. С. МОТОРИН,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
А. В. ИГЛОВИКОВ,
преподаватель, Тюменская государственная сельскохозяйственная академия
625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7; тел. 8(3452)62-58-28; e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена В. В. Новохатиным, доктором технических наук, заведующим кафедрой картографии и геоинформационных систем Тюменского государственного университета.
Ключевые слова: биологическая рекультивация, минеральные удобрения, многолетние травы, почвы, травосмесь.
Keywords: biological recultivation, mineral fertilizers, perennial grass, soil, mixture-grass, of the roots.
Объекты, условия и методика проведения исследований.
Экспериментальная работа выполнена в зоне лесотундры на дне песчаного карьера 15-летней выработки, расположенного в 15 км от г. Салехарда.
Климатические особенности Крайнего Севера обусловлены географическим положением. Среднегодовая температура в зоне лесотундры -5°С. Сумма эффективных температур (выше +5°С) составляет 1100-1200°С (90 дней). Осадков выпадает 220-400 мм в год, из них 60 % — в весенне-летний период. С глубины 50-200 см почва подстилается вечной мерзлотой.
Для выполнения поставленных задач нами было заложено 2 полевых опыта. Опыты закладывались в 3-4-кратной повторности. Конкретные схемы опытов приведены при изложении результатов.
На опытах выращивали многокомпонентную травосмесь: овсяница красная Festuca rubra — 40 %, кострец безостый Bromopsis inermis — 35 %, овсяница луговая Festuca pratensis — 10 %, тимофеевка луговая Phleum pratense — 5 %, пырей ползучий Elytrigia repens — 5 %, мятлик луговой Роа pratensis — 3 %, бек-мания обыкновенная Beckmannia emciformis — 2 %.
Фенологические наблюдения за ростом и развитием многолетних трав велись по методике ГСУ на всех вариантах на протяжении всего вегетационного периода. Густоту стояния растений определяли в фазу полных всходов на постоянных трех площадках двух несмежных повторностей (50 x 50 см). Учет фитомассы посевов проводился методом сплошного укоса учетных площадок. Размер площадок 1 м2, повторность шестикратная. Определение корневой массы проводили по слоям почвы: 0-10, 10-20, 2030 см путем отбора почвенных монолитов размером 20 x 30 см в пятикратной повторности. Корни отмывали на сите с диаметром 0,25 мм.
Результаты исследований.
При визуальном осмотре установлено, что карьер 15-летней выработки окружен кустарничково-лишай-никово-моховыми лиственничными сообществами. Дно карьера ровное, плоское, с возвышенностями, на которых небольшими группировками произрастают: иван чай узколистный, вейник наземный, сообщества пушиц, также отмечается появление ивовых. На дне карьера русла стока обводнены, потом обсыхают. В течение всего лета остаются значительно увлажненными, растительность в них отсутствует.
Общее проективное покрытие дна карьера перед закладкой опыта составляло 12-15 %.
Формирование устойчивого травяного покрова при использовании биоматов торфяных. Появление всходов многолетних трав на варианте с внесением минеральных удобрений (К160Р160К160) в чистом виде и совместно с биоматами торфяными отмечено через 16 дней, а на контроле на неделю позднее. В конце вегетационного периода 2008 г. на контрольном варианте (третья декада сентября) многолетние травы находились в фазе кущения. В то время как на варианте с внесением ^60Р160К160 и на варианте с БМТ+^60Р160К160 наблюдалась фаза колошения, в которую вступили все виды многокомпонентной травосмеси. При этом наблюдается рядность всходов, что связано с особенностью изготовления биоматов торфяных (прошитое нетканое полотно с расстоянием между швов 50 х 15 см).
На следующий год проведения опыта к середине второй декады июня на контрольном варианте отмечается слабое отрастание многолетних трав. В это время на варианте с внесением минеральных удобрений и применением биоматов торфяных многолетние травы прорастали активно.
В конце первой декады июля на неудобренных делянках травы находились в фазе кущения, а на вариантах с минеральными удобрениями и биоматами торфяными в фазе колошения. Отмечено присутствие всех ранее высеянных видов трав, с преобладанием бекмании обыкновенной, лисохвоста лугового и овсяницы красной. Проективное покрытие на обоих удобренных вариантах практически 100 %. Травы имели насыщенный зеленый цвет, и высота составляла 50-55 см. На контрольном варианте опыта травы находились в угнетенном состоянии, проективное покрытие не превышало 20 %.
В конце вегетационного периода 2009 г., который наступил в третьей декаде сентября, на контрольном варианте отмечена фаза выбрасывания метелки у овсяницы красной и мятлика лугового. Проективное покрытие около 30 %. Травы имели бледную окраску, и их высота не превышала 20 см.
На варианте с внесением минеральных удобрений перед уходом в зиму отмечена фаза спелости у всех видов многолетних трав. Проективное покрытие составило 100 %, высота растений достигала 60 см. Такое же развитие трав установлено и на варианте с применением биоматов торфяных. Единственное
Таблица 1
Количество растений при применении биоматов торфяных, шт./м2
Варианты опыта Количество растений, шт./м2
2008 г. 2009 г. 2010 г.
Контроль(без удобрений) 37 218 301
N Р К 160 160 160 121 2534 2445
БМТ + ^60 Р160 К160 142 2765 2677
НСР0,5 43 435 300
Таблица 2
Накопление корневой массы многолетними травами в 0,2 м слое грунта песчаного карьера при внесении минеральных
удобрений и использовании биоматов торфяных, т/га (г. Салехард)
Варианты опыта Масса корней, т/га
2008 г. 2009 г. 2010 г.
Контроль (без удобрений) 0,02 0,04 0,05
N Р К 160 160 160 0,15 0,75 0,82
БМТ + ^60Р160К160 0,18 0,83 0,91
НСР0,5 0,02 0,02 0,02
отличие наблюдалось в большей (на 231 растение) густоте стояния многолетних трав (табл. 1). Следует особенно подчеркнуть резкое увеличение числа растений на второй год жизни трав. Всё это указывает на возможность быстрого формирования плотной дернины и получения укрепительного эффекта.
Отрастание многолетних трав в 2010 г. на удобренных вариантах началось в первой декаде июня. На контрольном варианте нами было отмечено отрастание всходов в конце второй декады этого месяца.
Через месяц вегетации на контрольном варианте травы находились в фазе колошения с проективным покрытием около 30 %. Травы имели бледную окраску, и их высота не превышала 20 см. Отмечены такие виды, как мятлик луговой, овсяница красная и лисохвост луговой. На вариантах с применением минеральных удобрений и биоматов торфяных отмечена фаза цветения у таких многолетних трав, как овсяница красная, лисохвост луговой, мятлик луговой, тимофеевка луговая. Проективное покрытие составило около 100 %, высота растений до 45 см. Полностью отсутствовали такие виды трав, как кострец безостый, бекмания обыкновенная, пырей ползучий. Их отсутствие, возможно, можно объяснить суровой зимой 2009-2010 гг., в результате чего произошло вымерзание этих видов трав.
К концу вегетационного периода 2010 г. (первая декада сентября) на контрольном варианте мятлик луговой, овсяница красная и лисохвост луговой находились в фазе цветения. Растения были бледные, и их высота не превышала 20 см, проективное покрытие не более 30 %. В связи со слабым ростом и изреженностью отмечается присыпание трав песком слоем 2-4 см, что также негативно сказывалось на их развитии.
На вариантах с минеральными удобрениями и биоматами торфяными травы находились в фазе спелости. Проективное покрытие достигало 100 %, высота растений — 55-60 см.
В результате наблюдений за развитием корневой системы в грунте песчаного карьера установлено, что ее основная масса (89-91 %) находится в слое 0-20 см. В первый год жизни трав максимальная биомасса корней обнаружена на варианте при совместном применении биомата торфяного и минеральных удобрений (К160Р160К160) — 0,18 т/га сухой массы.
На контрольном варианте масса корней была меньше в 9 раз. Слабое формирование корневой системы на неудобренных делянках обусловлено дефицитом питательных веществ в рекультивируемом грунте. Такой вывод основывается на результатах агрохимического анализа.
К концу второго года жизни отмечено существенное повышение биомассы корневой системы на варианте с минеральными удобрениями в чистом виде и с применением биомата торфяного. По сравнению с предыдущим годом масса корней возросла соответственно в 5 и 4,6 раза, а на контроле — в 2 раза. Наибольшее образование массы корней происходило при совместном использовании минеральных удобрений и биоматов торфяных (табл. 2).
Аналогичная зависимость по вариантам опыта сохранилась и на третий год жизни многолетних трав. При этом следует отметить, что темпы прироста массы корней значительно сократились. Так, на контрольном варианте прибавка массы корней составила всего 0,1 т/га (2,5 %), при внесении №К по 160 кг д. в./га — 0,07 т/га (9,3 %), дополнительное использование биоматов торфяных — 0,08 т/га (9,6 %).
На основе проведенных исследований можно сделать вывод, что при применении биоматов торфяных укрепительный эффект наступает сразу после их укладки. В результате чего прекращается раздувание мелкодисперсных песков, о чем свидетельствуют результаты наблюдений. Применение минеральных удобрений и биоматов торфяных ускоряет прохождение фенофаз многолетними травами, что способствует более быстрому задернению, укреплению минерального субстрата и предотвращению водной и ветровой эрозии.
Особенности роста и развития многолетних трав при внесении в грунт ионообменного субстрата «БИОНА». Фенологические наблюдения за развитием многолетних трав начались сразу после появления всходов. Они появились одновременно через 15 дней на всех вариантах с применением субстрата «БИОНА». Среди компонентов травосмеси в первую очередь появились всходы костреца безостого. Растения костреца безостого ушли в зиму в фазе полного кущения. Остальные виды трав взошли примерно в одни сроки, с отставанием от костреца безостого на 2-3 суток. Позже всех взошла бекмания обыкно-
64
№№№. т-Э¥и. пагосі. ги
Таблица 3
Количество растений при применении субстрата «БИОНА», шт./м2 (г. Салехард)
Варианты опыта Количество растений, шт./м2
2008 г. 2009 г. 2010 г.
Контроль (без удобрений) 37 218 301
«БИОНА» 4 т/га 221 1344 1298
«БИОНА» 6 т/га 242 1454 1394
«БИОНА» 12 т/га 299 1772 1688
НСР0,5 45 365 370
Таблица 4
Влияние субстрата «БИОНА» на накопление корневой массы многолетних трав в 0,2 м слое, т/га (г. Салехард)
Варианты опыта Масса корней, т/га
2008 г. 2009 г. 2010 г.
Контроль (без удобрений) 0,02 0,04 0,05
«БИОНА» 4 т/га 0,14 0,41 0,48
«БИОНА» 6 т/га 0,15 0,49 0,56
«БИОНА» 12 т/га 0,15 0,53 0,61
НСР0,5 0,04 0,04 0,05
венная. Причина — недостаток влаги в верхнем слое грунта. Известно, что бекмания характеризуется как влаголюбивая трава. На удобренных субстратом «БИОНА» делянках все многолетние травы «ушли» в зиму в фазе кущения.
На контрольных делянках отмечено появление неравномерных всходов с отставанием на 4-5 дней от удобренных субстратом «БИОНА». Рост и развитие затягивались, поэтому фаза кущения у трав не наступила до окончания вегетационного периода.
Недостаток питательных веществ на контроле подтверждается также при пересчете количества растений на 1 м2 (табл. 3).
Здесь их количество было в 6-8 раз меньше, чем при внесении субстрата «БИОНА». Субстрат «БИОНА» проявил себя с положительной стороны, начиная с первого года жизни трав.
Благоприятные агроклиматические условия вегетационного периода 2009 г. положительно сказались на развитии многолетних трав. Так, к середине первой декады августа на всех вариантах с применением субстрата «БИОНА» многолетние травы находились в фазе колошения. На контрольном варианте травы находились в фазе всходов и имели антоциановую окраску, что говорит о недостатке питательных веществ.
В конце вегетации многолетних трав в 2009 г. на варианте с применением субстрата «БИОНА» отмечена фаза созревания всех видов трав высеваемой травосмеси. На контроле к этому времени наступила фаза кущения многолетних трав. В связи со слабым ростом и изреженностью многолетних трав на контроле отмечается присыпание их песком. Распределение трав равномерное, но они очень редкие, о чем свидетельствует их количество — 218 растений на 1 м2.
При внесении субстрата «БИОНА» проективное покрытие достигало 100 %. Увеличением норм внесения субстрата с 4 до 12 т/га способствовало повышению количества растений с 1344 до 1772 шт./м2 (31,8 %).
Отрастание многолетних трав в 2010 г. на вариантах с применением субстрата «БИОНА» началось в конце второй декады июня, а на контроле — к началу июля. Неудовлетворительные агроклиматические ус-
ловия вегетационного периода 2010 г. отрицательно повлияли на развитие многолетних трав. Так, на протяжении всего периода вегетации многолетние травы отставали в своем развитии на 5-7 дней по сравнению с вегетационным периодом 2009 г.
В третьей декаде июля на всех вариантах с применением субстрата «БИОНА» овсяница красная, мятлик луговой и тимофеевка луговая находились в фазе колошения, а такие виды трав, как овсяница луговая, кострец безостый и бекмания обыкновенная, — в фазе выхода в трубку. На неудобренных делянках травы продолжали находиться в фазе кущения.
В первой декаде сентября 2010 г. на вариантах с применением субстрата «БИОНА» отмечена фаза созревания овсяницы красной, мятлика лугового и тимофеевки луговой, а у овсяницы луговой, бекмании обыкновенной и костреца безостого — фаза цветения. На контрольном варианте к этому времени выбросила колос тимофеевка луговая и метелку мятлик луговой. Численность растений на контроле была меньше, чем на вариантах с применением субстрата «БИОНА», соответственно в 4,3, 4,6 и 5,6 раза. Наблюдается незначительное снижение численности растений на третий год жизни многолетних трав.
Эффективность биологической рекультивации грунтов в определяющей степени зависит от развития корневой системы используемых многолетних трав.
В результате наблюдений за развитием корневой системы при применении субстрата «БИОНА» установлено, что он увеличивает ее биомассу по сравнению с контрольным вариантом (табл. 4). Так, в 2008 г. на варианте с внесением 4 т/га субстрата «БИОНА» масса корней превышала контроль в 7 раз, 6-12 т/га— в 7,5 раза. В 2009 и 2010 гг. также отмечено положительное влияние субстрата «БИОНА» на накопление корневой массы многолетних трав, что подтверждается коэффициентом корреляции г = 0,85.
Увеличение нормы внесения субстрата «БИОНА» с 4 до 12 т/га мало влияло на накопление массы корневой системы (г = 0,67). По-видимому, связанно это с действием низких температур грунтов на поступление питательных веществ в растения многолетних трав.
ммм.т-эчи. пэгоб. ги
65
Наши данные согласуются с исследованиями
В. И. Пальмана (1942), проведенными на мерзлотных почвах. По его мнению, при низких температурах у растений наблюдаются значительные отклонения в физиологических процессах, особенно в минеральном питании.
Выводы.
1. Минеральные удобрения, биоматы торфяные и субстрат «БИОНА» ускоряют прохождение фенофаз многолетними травами на полторы-две недели, увеличивают число растений на 1 м2 в 4,1-5,8 раза, проективное покрытие — с 15 до 90-100 %.
2. Преобладающая масса корней формируется в первый год жизни трав и сосредоточена в 0,1 м слое грунта (около 75 %), на глубине 10-20 см — до 20 %.
Использование биоматов торфяных в сочетании с минеральными удобрениями обеспечивает накопление массы корней в 18,2-20,7 раз больше контроля, субстрат «БИОНА» — в 7-10 раз.
3. Суровые почвенно-климатические условия Крайнего Севера обуславливают необходимость формирования многокомпонентной рекультива-ционой травосмеси, в которую необходимо включение следующих видов: овсяница красная (сорт Свердловская), кострец безостый (Сибниисхоз 189), овсяница луговая (Свердловская 37), тимофеевка луговая (Камалинская 96), пырей ползучий (местная популяция), мятлик луговой (местная популяция), бекмания обыкновенная (Нарымская 2).
Литература
1. Денисов Г. В. Кормовые культуры в зоне вечной мерзлоты. М. : Россельхозиздат, 1980. 183 с.
2. Пуртов Г. М., Черных Н. И., Громик В. Д., Тихановский А. Н. Освоение и окультуривание лесотундровых почв в Ямало-Ненецком автономном округе. Новосибирск, 1983. 10 с.
3. Тихановский А. Н., Игловиков А. В. Новые технологии биологической рекультивации земель для Крайнего Севера // Приоритетные направления развития науки и технологий. Тула : Инновационные технологии, 2011. 228 с.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ НАРУШЕННЫХ ГРУНТОВ КРАЙНЕГО СЕВЕРА ПРИ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
А. С. МОТОРИН,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
А. В. ИГЛОВИКОВ,
преподаватель, Тюменская государственная сельскохозяйственная академия
625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7; тел. 8(3452)62-58-28; e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена В. В. Новохатиным, доктором технических наук, заведующим кафедрой картографии и геоинформационных систем Тюменского государственного университета.
Ключевые слова: биологическая рекультивация, минеральные удобрения, многолетние травы, грунт, гумус, физико-химические свойства.
Keywords: biological recultivation, mineral fertilizers, long-term grasses, ground, humus, physical and chemical properties.
Влияние минеральных удобрений на физикохимические свойства и питательный режим грунтов в условиях тундры. Исследования показали, что содержание гумуса в грунтах Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (далее БНГКМ) очень низкое на протяжении четырех лет проведения полевого опыта (табл. 1). Внесение минеральных удобрений увеличивает содержание гумуса на всех вариантах. Максимальное повышение содержания гумуса по вариантам опыта установлено на четвертый год жизни многолетних трав. Объясняется данный факт медленным разложением фитомассы многолетних трав при низких температурах воздуха и грунта.
Зависимость между дозой внесения удобрений и содержанием гумуса в 0,3 м слое грунта подтверждена коэффициентом корреляции, который составил
в 2008 г. г = 0,70, 2009 г. г = 0,79, 2010 г. г = 0,96. Следует отметить, что изменение содержания гумуса произошло практически только в 0,2 м слое грунта. Именно в этом слое, как показали исследования, сосредоточено около 80 % массы корней многолетних трав.
В результате внесения высоких доз минеральных удобрений существенно возросла обменная кислотность грунта. Самое заметное подкисление по всему 0,3 м слою произошло на фоне ^210Р210К210. При этом максимальные различия (0,7 ед. рН) были установлены в первый год после внесения удобрений. В последующие годы различия по вариантам в кислотности снизились практически в 2 раза и не превышали 0,3-0,4 ед. рН.
Важно отметить, что намывные грунты, используемые при обустройстве нефтегазовых месторождений
