CC BY
34
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ ———
УДК 633.2.039
СОЗДАНИЕ КОРМОВЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ КАК СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ
© 2018 г. Н.В. Тютюма, Г.К. Булахтина, Н.И. Кудряшова
Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия Россия, 416251, Астраханская область, Черноярский район, с. Соленое Займище, квартал Северный, д. 8. E-mail: [email protected], [email protected]
Поступила 20.09.2017
В статье представлены результаты двух лет разработки технологических приемов создания кормовых агрофитоценозов в аридных природно-климатических условиях для экологического восстановления и повышения продуктивности деградированных пастбищных экосистем. Была исследована динамика фитопотенциала агрофитоценозов в различных вариантах: виды растений, сроки посева, способ посева. Опыты проводились по методикам ВНИИ кормов (2015) и Б.А. Доспехова (1985). В результате, было выявлено: в опытах с разными видами пастбищной растительности - наиболее продуктивным из посеянных видов оказался терескен серый, среднегодовая урожайность которого превысила естественное пастбище в 3 раза (в первый год) и в 3.6 раза (во второй год); в опытах с разным сроком посева житняка - при осеннем посеве уже в первый год вегетации пастбище было заполнено в основном (71-76%) житняком, а при весеннем посеве даже ко второму году вегетации проективное покрытие житняка составляло только 49-54%; в опытах с различным способом посева житняка - при разбросном способе проективное покрытие агрофитоценозов превышало таковое рядового способа на 7% (весенний срок) и на 17% (осенний срок).
Ключевые слова: агрофитоценозы, деградированные пастбища, аридные растения, способ посева.
Аридные территории занимают около 15% площади Российской Федерации или более 250 млн. га. (Зволинский и др., 1998). В решении продовольственной проблемы и обеспечении промышленности сырьем важную роль имеет продукция животноводческой отрасли сельского хозяйства. Однако вопросы дальнейшей интерфиксации этой отрасли сопряжены главным образом с созданием прочной кормовой базы. Из общей площади природных пастбищ России 73% или 50 млн. га сосредоточены на аридных территориях. Аридные земли расположены в 11 субъектах Российской Федерации: Республика Дагестан, Республика Калмыкия, Астраханская, Волгоградская, Самарская, Саратовская, Оренбургская, Ростовская области, Республика Башкортостан, Краснодарский и Ставропольский края (Кулик, 2011). Сегодня особую остроту вопросы кормопроизводства приобрели в полупустынных степях Прикаспия. Обширность степных пастбищ региона способствует развитию пастбищного скотоводства и главным образом овцеводства. Однако для современных частных крестьянских хозяйств источники «бесплатного» природного корма при круглогодичной вольной пастьбе и наращивание производства за счет увеличения поголовья сельскохозяйственных животных, представляются экономически более привлекательными на фоне применения высоко затратной мелиорации. Российское законодательство не обязывает сельхозпроизводителей восстанавливать первоначальную хозяйственную ценность используемой земли, в итоге процессом рекультивации нарушенных кормовых угодий никто не занимается. Такая хозяйственная деятельность на протяжении последних десятилетий привела к тому, что животноводческая нагрузка на естественные астраханские пастбища, которые занимают половину области, превысила емкость в 4-6 раз (Зволинский и др., 2011). В результате уменьшается урожайность и запасы пастбищных кормов, почва оголяется, растет засоренность пастбищного травостоя несъедобными, вредными и ядовитыми растениями, увеличивается пастбищная и водная эрозия (наличие пастбищных троп, промоин, оврагов и прочего), из пастбищного травостоя исчезают отдельные виды растений, наблюдается смена доминантов растительных сообществ. Продуктивность
пастбищных угодий снизилась до критического уровня и составляет 1.0-1.5 ц/га сухой поедаемой массы. Сложившая ситуация отрицательно сказывается не только на продуктивности сельскохозяйственных животных и качестве их продукции, но и на экологической обстановке региона в целом, которая в настоящее время характеризуется, как близкая к кризисной. Поэтому перед учеными и практиками сельского хозяйства встали актуальные вопросы разработки путей для улучшения естественных пастбищ полупустынной зоны Нижнего Поволжья, повышения их устойчивости к деградации и опустыниванию в условиях возрастающей интенсификации сельскохозяйственного производства (Тютюма и др., 2017).
Характерной особенностью аридных пастбищ является зависимость их производительности от складывающихся погодных условий. Продуктивность различных типов пастбищ может возрастать и снижаться в 2-3 раза по отношению к среднеурожайному году. Запасы пастбищных кормов изменяются не только по годам, но и по сезонам года: к зиме они, как правило, снижаются в 2.5 раза (Баширов и др., 2015).
Многие ученые уже описали, как выпас на пастбище влияет на физическое качество почвы и состояние растительности, однако мало делается для их восстановления. Проводятся опыты по интродукции засухо- и солеустойчивых кормовых растений на деградированные пастбища (Дедова, 2012; Waldron et al., 2010; Dec et al., 2012). Фитомелиорация повышает продуктивность естественных пастбищ на 20%, и они служат без ухода в течение 25-30 лет.
В создавшейся ситуации важнейшей и первоочередной задачей является разработка эффективных технологий для создания на полупустынных и сухостепных пастбищах высокопитательных агрофитоценозов для круглогодичного обеспечения пастбищного животноводства полноценными кормами.
Цель исследования. Теоретически обосновать и разработать технологические приемы создания высокопитательных агрофитоценозов, адаптированных к экстремальным условиям аридной зоны и способствующих экологическому восстановлению и повышению продуктивности деградированных пастбищных экосистем.
Задачи. Провести исследования динамики фитопотенциала агрофитоценозов при различных вариантах технологических приемов, в том числе: изменение видовой состав посевного материала (житняк, пырей, терескен, прутняк), различные сроки посева (весна, осень), изменение способа посева (разбросной, рядовой).
Объекты и методика проведения исследований
Опытный участок расположен на землях старопахотного участка, в правобережной степи Астраханской области; рельеф - выровненный. Почвы светло-каштановые солонцеватые тяжелосуглинистые в комплексе с солонцами от 5 до 10%, с содержанием гумуса от 1.0 до 1.5%.
Растительность контрольного участка (естественное пастбище) типична для подзоны - это полынная ассоциация с эфемерами и эфемероидами. Ботанический состав представлен следующими видами: полынь белая (Artemisia lercheana Weber ex Stechm.), полынь холодная (A. frigida Willd), полынь черная (A. pauciflora Web.), мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), бурачек степной (Alyssum desertorum Stapf), мортук восточный (Eremopyrum orientale (L.) Jaub. & Spach). Растительный покров изрежен и сильно сбит. По средним данным за 5 лет динамика фитомассы по сезонам года составляет: весна - 0.95-1.1; лето - 0.5-0.9; осень - 0.8-1.5 т/га сухой массы. Проективное покрытие не превышает 35-45%.
Агротехнические мероприятия по созданию высокопродуктивных пастбищных угодий (подготовка земли, посев) проводились по «Коренному улучшению пастбищных ...» (Шагаипов и др., 2009). Определение урожайности - укосным методом по «Методике эффективного освоения ...» (2015). Определение влажности почвы - термовесовым методом послойно (через 10 см) в метровом слое почвы по «Методике полевого опыта» (Доспехов, 1985).
Схема опыта. Вариант I. Высеваемые травы - смесь житняков: ширококолосый (Agropyron pectiniforme Roem/ et Schlt), гребневидный (A. pectinatum (M. Bieb.) P. Beauv.), сорт Перспектива. Полевой двухфакторный опыт по коренному улучшению пастбищ: фактор А - срок посева (весна, осень); фактор Б - способ посева (рядовой с междурядьем 0.6 м, разбросной). Контроль -естественное пастбище.
Вариант II. Полевой однофакторный опыт по коренному улучшению пастбищ: срок посева -
осень; способ посева - рядовой с междурядьем 0.6 м. Высеваемые травы: житняк ширококолосый (A. pectiniforme Roem/ et Schlt), пырей удлиненный (Elytrigia elongata (Host) Nevski), прутняк простертый (Kochia laniflora (S.G.Gmel.) Borb.), терескен серый (Eutoria ceratoides (L.) С.А. Mey). Контроль - естественное пастбище.
Посев - основная обработка почвы плугом; предпосевная обработка - культивация, боронование и предпосевное прикатывание, которые проводят непосредственно перед посевом, послепосевное прикатывание. При осеннем посеве добавляется обработка паров в течение лета по мере зарастания сорняками. Сроки посева: весенний (март), осенний (октябрь-ноябрь). Техника посева ручная. Глубина заделки семян: житняк - 3 см, пырей - 4 см, прутняк - 4 см, терескен - 4 см. Нормы высева семян: житняк - 10-12 кг/га, пырей - 12-15 кг/га, прутняк - 3 кг/га, терескен - 2-3 кг/га, в расчете на 100% хозяйственную годность семян.
По климатическим условиям место проведения опыта представляет собой наиболее континентальную и засушливую часть юга Росси. Осадков выпадает крайне мало, около 130-260 мм в год. Продолжительность периода с температурами выше 10°С составляет 165-170 дней. Сумма температур выше 10°С достигает 3200-3400°С. Испаряемость в 3-5 раз превышает количество выпавших осадков. Вероятность сухих и засушливых лет превышает 60%.
Для определения условий развития пастбищных фитоценозов был исследован продуктивный запас почвенной влаги по месяцам на опытных участках в слое почвы 0-0.5 м (рис. 1).
Результаты показали, что условия увлажнения почвы первого года исследования в весенний период были благоприятнее, чем во второй год. В летний период почвенная влага отсутствовала, показатели продуктивной влаги - отрицательные.
_ 120
S
J 100 г-1
Ьа
е S0 (Я
□ март И апрель ■ май Шиюнь ■ мюль ■ август
Рис. 1. Изменение продуктивного запаса влаги (мм) в слое почвы 0-0.5 м по месяцам двух лет исследования.
Результаты и обсуждение
Вариант I. 28 марта и 13 сентября 2016 года был произведен посев смеси житняков. Общее проективное покрытие (ОПП) пастбища первого года вегетации весеннего срока посева составило 6580%, при этом ботанический состав зеленой массы по проективному покрытию был одинаков: лебеда белая - 44%, молокан татарский - 33%, вьюнок полевой, горчак и липучка растопыренная - 3-5%, житняк - 18-20% (фото 1). ОПП контрольного участка составило 53%.
Средняя высота житняка в июне составляла 0.2-0.3 м, а разнотравья - 0.5-0.8 м (фото 1). На второй год вегетации были произведены замеры высоты и ОПП житняка и разнотравья на всех опытных пастбищ (табл., фото 2).
По результатам исследования отмечено:
- при осеннем посеве уже в первый год вегетации пастбище было заполнено в основном житняком (на 71-76%), а при весеннем даже ко второму году вегетации 1111 составило только 49-54%;
- при разбросном посеве ОПП агрофитоценозов превышало ОПП рядового способа на 7% в
весенний срок и 17% в осенний срок;
- ОПП растительного покрова агрофитоценозов превысило ОПП естественного пастбища в первый год на 24-39%, а на второй год - на 29-36%.
Таблица. Результаты исследования пастбищ коренного улучшения (данные от 01.06.2017).
Пастбища по опытам Высота житняка, м ОПП, % ПП составляющих, %
Житняк Разнотравье
Срок посева Способ посева
Весна 2016 г. Рядовой 0.67 70 49 51
Разбросной 0.74 77 54 46
Осень 2016 г. Рядовой 0.47 51 76 25
Разброс 0.47 68 71 29
Естественное пастбище - контроль - 41 - -
за
Фото 1. Опытное пастбище первого года вегетации, июнь 2016 г. (фото автора).
Результаты исследования продуктивности пастбищ показали (рис. 2):
- из-за лучших условий увлажнения почвы урожайность агрофитоценозов весеннего срока посева в первый год оказалась выше, чем во второй, - в 1.6 раза при обоих способах посева, а естественного пастбища - в 2.1 раза;
- из-за достижения разнотравьем в первый год весеннего срока посева в составе агрофитоценоза 80% урожайность была выше осеннего срока в 1.7 раза при рядовом способе и в 2.3 раза при разбросном;
- урожайность агрофитоценозов весеннего срока превысила контрольные показатели в первый год в 2.3 раза при рядовом способе и в 3.3 раза при разбросном; на второй год - в 3.1 и 4.4 раза соответственно; при осеннем посеве - в 2.8 и в 3 раза соответственно.
Проведенный дисперсионный анализ показал наличие существенных различий между опытными вариантами и контролем.
Вариант II. В ноябре 2015 года были проведены полевые работы по созданию высокопродуктивных пастбищ, в том числе предпосевная обработка земли и посев кормовых трав
(житняк ширококолосый, пырей удлиненный), полукустарничка прутняка простертого и кустарника терескена серого ручным способом.
Фото 2. Опытное пастбище второго года вегетации, июль 2017 г. (фото автора).
Рядовой Разбросной Рядовой Разбросной
Весна 2016г. Осень 2016г.
Срок п способ посева
Рис. 2. Динамика урожайности агрофитоценозов (т/га СВ) по годам исследования.
Каждый месяц, начиная с мая, проводилось определение урожайности сухой массы опытных агрофитоценозов (рис. 3).
По результатам исследования было отмечено:
- жаркие и дождливые весна и лето первого года вегетации благоприятно отразились не только на опытных посевах, но и на фитоценозах контрольного участка, среднегодовая урожайность которого превысила житняк в 1.5 раза;
- наиболее продуктивными оказались посевы терескена серого, среднегодовая урожайность которого превысила естественное пастбище в 3 раза в первый год и в 3.6 раза во второй;
- среднегодовую урожайность больше, чем на контроле, показали также посевы прутняка: в 2.4 раза в первый год и в 2.8 во второй; и пырея: в 2.3 раза в первый год и в 3.1 во второй;
- более сухие и жаркие условия второго года вегетации привели к тому, что из четырех посеянных растений увеличил свою урожайность только один житняк - в 1.7 раза.
Проведенный экономический анализ фитомелиоративных приемов создания агрофитоценозов показал, что рентабельность улучшенных пастбищ в 1.7-3.2 раза превышает рентабельность
естественных пастбищ.
Выпас овец на опытных пастбищах в период исследования проводился только в зимний период (конец ноября - начало марта) с нагрузкой 0.5 условных овец на 1 га (оптимальная нагрузка).
Контроль Житняк Пырей Прутняк Терескен -♦-2016г. -■- 2017г.
Рис. 3. Динамика урожайности (среднегодовая, т/га СВ) улучшенных пастбищ по месяцам и годам исследования.
Выводы
Из-за экстремальных почвенно-климатических условий аридных территорий Северного Прикаспия и вследствие возрастающих темпов деградации пастбищных угодий от высокой нагрузки животных их урожайность и питательная ценность в настоящее время характеризуется очень невысокими показателями. Обеспеченность животных, пасущихся на природных пастбищах, полноценными кормами очень низка. В среднем по регионам она составляет от 10 до 41%. После двух лет исследований были получены следующие результаты:
- при осеннем посеве уже в первый год вегетации пастбище было заполнено в основном (71-76%) житняком, а при весеннем посеве даже ко второму году вегетации проективное покрытие житняка составляло только 49-54%;
- при разбросном способе посева ОПП агрофитоценозов превышало ОПП рядового способа на 7% в весенний срок и 17% в осенний срок;
- ОПП растительного покрова агрофитоценозов превысило естественное пастбище в первый год на 24-39%, а на второй год - на 29-36%.
- урожайность агрофитоценозов весеннего срока посева в первый год была выше, чем во второй, - в 1.6 раза при обоих способах, а естественного пастбища - в 2.1 раза;
- биологическая урожайность весеннего срока посева выше урожайности осеннего срока в 1.7 раза при рядовом способе и в 2.3 раза при разбросном;
- урожайность агрофитоценозов весеннего срока в первый год превысила контроль в 2.3 раза при рядовом способе и в 3.3 раза при разбросным; во второй год - в 3.1 и в 4.4 раза соответственно; при осеннем посеве - в 2.8 и в 3 раза соответственно.
- наиболее продуктивными оказались посевы терескена серого, среднегодовая урожайность которого превысила естественное пастбище в 3 раза в первый год и в 3.6 раза во второй;
- на второй год вегетации из четырех посеянных растений увеличил свою урожайность только житняк - в 1.7 раза.
Таким образом, опираясь на результаты, полученные в исследованиях, можно утверждать, что приемы фитомелиорации привели к восстановлению и увеличению продуктивности деградированных природных пастбищ в 2-3 раза, а, соответственно, и к оздоровлению экосистемы. Если регулярная животноводческая нагрузка со временем приведет к опустыниванию, то рациональное пастбищепользование, включающее фитомелиоративные мероприятия, приведет к бессрочному их использованию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Баширов Р.Р., Гасанов Г.Н., Асварова Т.А., Гаджиев К.М., Ахмедова З.Н., Абдулаева А.С. 2015. Оценка
продуктивности пастбищных фитоценозов Северо-Западного Прикаспия (на примере Кочубейской биосферной станции ПИБР ДНЦ РАН) // XVII Международная конференция «Биологическое разнообразие Кавказа и Юга России». Нальчик. С. 125-128.
Дедова Э.Б., Манджиева А.Н. 2003 Использование нетрадиционных культур в качестве фитомелиорантов // Материалы I региональной конференции молодых ученых «Новые и редкие растения Северного Кавказа», часть II. Владикавказ. С. 54-56.
Доспехов В.А. 1985. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат. С. 336.
Зволинский В.П. Зонн И.С., Трофимов И.А., Шамсутдинов З.Ш. 1998. Земельные и агроклиматические ресурсы аридных территорий России. М.: Издательство ПАИМС. С. 56.
Зволинский В.П., Шагаипов М.М., Булахтина Г.К. 2011. Исследование влияния пастбищного животноводства на степные экосистемы Астраханской области // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. № 2. С. 23-25.
Кулик К.Н. 2011. Опустынивание в России и агролесомелиорация в борьбе с ним // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ВНИАЛМИ. Волгоград: ВНИАЛМИ. С. 438.
Методика эффективного освоения многовариантных технологий улучшения сенокосов и пастбищ в Северном природно-экономическом районе. 2015 / Ред. А.А. Кутузова, К.Н. Привалова, Н.И. Георгиади. М.: Угрешская типография. 68 с.
Тютюма Н.В., Егорова Г.С., Булахтина Г.К. 2017. Прием биологической рекультивации деградированных естественных пастбищ в аридной зоне Северного Прикаспия. Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ. 96 с.
Шагаипов М.М., Булахтина Г.К., Пучков М.Ю. 2009. Коренное улучшение пастбищных угодий Астраханской области // Методические рекомендации. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. М. 40 с.
Waldron B.L., Eunb J.-S., ZoBellD.R., Olsonc K.C. 2010. Potential use of halophytes and other salt-tolerant plants in sheep and goat feeding Forage kochia (Kochia prostrata) for fall and winter grazing // Small Ruminant Research. Vol. 91. № 1. P. 47-55.
Dec D., Dórner J., Balocchi O., López I. 2012. Temporal dynamics of hydraulic and mechanical properties of an Andosol under grazing // Soil & Tillage Research. № 125. P. 44-51.
