Экологическая оптимизация использования пастбищ в регионе черных земель (на примере калмыкии)
на правах рукописи
САНГАДЖИЕВА САГЛАРА АЛЕКСАНДРОВНА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАСТБИЩ В РЕГИОНЕ ЧЕРНЫХ ЗЕМЕЛЬ (НА ПРИМЕРЕ КАЛМЫКИИ) Специальность 03.00.16 Экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Уфа 2009
Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования Мордовско го государственного университета (г. Саранск), в лаборатории адаптивных тех нологий и фитомелиорации Калмыцкого филиала Всероссийского научно ис следовательского института гидротехники и мелиорации Россельхозакадемии (г. Элиста) и кафедре природообустройства и охраны окружающей среды Кал мыцкого государственного университета (г. Элиста)
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Каверин Александр Владимирович
Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН, доктор биологиче ских наук, профессор Розенберг Геннадий Самуилович;
доктор биологических наук, профессор Хазиахметов Рашит Мухаметович
Ведущая организация: Институт степи Уральского отделения Россий ской Академии Наук
Защита состоится 27 февраля 2009 г. в 14-00 часов на заседании Объеди ненного диссертационного совета ДМ 002.136.01 при Институте биологии Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г.Уфа, Проспект Октября, 69. Тел. /факс(347) 235-62-47. Е-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского научного центра Российской Академии Наук и на официальном сайте http://www.anrb.ru/inbio/dissovet/index.htm Автореферат разослан 15 января 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент Р.В. Уразгильдин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Одной из актуальных экологических проблем современ ности является опустынивание. В границах Российской Федерации оно затронуло Северо-Западный Прикаспий с печально известным регионом Черные земли. Мас штабы, темпы и последствия опустынивания здесь приблизились к показателям стран Сахельского пояса. Опустынивание Черных земель происходит как в результате при родных, так и главным образом антропогенных причин (перевыпас, степные пожары, распашка пастбищ). Превышение емкости пастбищ в 2-3 раза на Черных землях при вело к резкому ухудшению травостоя, замене коренных природных типов раститель ности эфемерами несъедобными для скота, сбитости угодий. В настоящее время площадь сильно сбитых пастбищ превышает 2,5 млн. га. Особенности распростране ния агроэкологического бедствия на Черных землях проявляются в основном в двух формах опустынивания – засолении и дефляции почв.
В Республике Калмыкия приложено много усилий к тому, чтобы восстановить растительность природных пастбищ на Черных землях, обеспечить рациональное ис пользование естественных кормовых ресурсов. В рамках реализации «Генеральной схемы по борьбе с опустыниванием» и «Национальной программы действий по борь бе с опустыниванием в Республике Калмыкия» удалось замедлить лавинообразный ход опустынивания на площади около 1 млн. га и восстановить более 300 тыс. га сби тых пастбищ. Указанные положительные результаты были достигнуты как за счет оптимизации поголовья выпасаемых животных, так и за счет проведения работ по фитомелиоративной реконструкции пастбищ.
Учитывая наметившийся рост поголовья скота в 3-3,5 раза (прежде всего крупного рогатого и овец) и развития крестьянско-фермерских хозяйств стала уг роза повторного опустынивания. Этим объясняется выбор объекта, цели и задачи нашего исследования.
Объект и предмет исследования, исходные данные. Объектом исследова ния являются экосистемы пустынных пастбищ на Черных землях. Предмет иссле дования – экологическая оптимизация их использования.
Экспериментальные данные, необходимые для изучения пастбищных экоси стем, были получены на территориях ключевых хозяйств, расположенных в южной и северной частях Черных земель: Юстинский и Черноземельский районы. Для изуче ния методов фитомелиорации пустынных пастбищ проведены полевые эксперимен ты на ключевых участках Калмыцкого филиала Государственного научного учреж дения Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелио рации Российской сельскохозяйственной академии наук (КФ ГНУ ВНИИГиМ Рос сельхозакадемии). Для составления характеристик ключевых хозяйств и участков ис пользовались фондовые материалы ФГУ «КалмНИИгипрозем», КФ ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, Управления Федерального агентства кадастра недвижимости по Республики Калмыкия, министерства сельского хозяйства и развития земельных от ношений Республики Калмыкия, данные Северо-Кавказского межрегионального тер риториального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей сре ды, Калмыцкого республиканского гидрометеорологического центра.
Цель и задачи исследования. Цель работы - оценить процессы пастбищно дигрессионной конвергенции растительного покрова пастбищ в регионе Черных земель под воздействием перевыпаса и выявить особенности его восстановления под влиянием фитомелиорации.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
– Определить дигрессионные ряды смен растительности на пустынных па стбищах, происходящих под влиянием пастбищных перегрузок.
– Выявить свободные экологические ниши в пастбищных фитоценозах, об разовавшиеся в результате перевыпаса.
– Изучить важнейшие экологические факторы, влияющие на рост и развитие житняка пустынного (Agropyron desertorum (Fisch. ex Link) Schult.) и житняка си бирского (Agropyron fragile (Roth) P. Candargy), используемых в качестве фитоме лиорантов.
– Оценить фитомелиоративную эффективность житняка пустынного и жит няка сибирского в условиях Черных земель.
Научная новизна. Впервые для региона Черных земель изучена сравни тельная фитомелиоративная эффективность использования житняка пустынного и житняка сибирского для восстановления пастбищных экосистем. Установлены количественные взаимосвязи между параметрами, формирующими устойчи вость фитоценозов к пастбищному использованию и биологическую продук тивность травостоев.
Теоретическое значение работы. Материалы, отраженные в диссертации, вносят вклад в теорию экологии пастбищных экосистем. Полученные материалы имеют значение для разработки тактики и стратегии сохранения биоразнообразия и устойчивости экосистем в условиях антропогенного опустынивания.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы научно-исследовательскими и проектно-изыскательскими учрежде ниями при разработке рекомендаций по использованию и восстановлению дегра дированных пастбищ. Материалы исследований используются при преподавании дисциплин экологического цикла на кафедре природообустройства и охраны ок ружающей среды Калмыцкого государственного университета.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Представленная работа связана с планом НИР КФ ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии по темам:
«Технологии восстановления природно-ресурсного потенциала и повышения про дуктивности мелиорируемых земель сельскохозяйственного назначения», «Разработ ка новой методологии конструирования агроландшафтов, основанной на закономер ностях трансформации природного объекта под воздействием мелиорации и приро доохранных технологиях предупреждения и ликвидации деградации компонентов природной среды».
Реализация результатов исследований. Разработанная технология корен ного улучшения деградированных пастбищ путем создания сеяных агроценозов житняка пустынного и житняка сибирского апробирована в СПК ПЗ «Эрдниев ский» Юстинского района и СПК ПЗ «Первомайский» Черноземельского района Республики Калмыкия, а также в хозяйстве ГУ «Центр диких животных Республи ки Калмыкия» и получила рекомендацию к внедрению. Материалы диссертации используются в учебном процессе кафедры природообустройства и охраны окру жающей среды Калмыцкого государственного университета.
Апробация результатов работы. Материалы исследований были представ лены и доложены на ежегодных научных конференциях МГУ им. Н.П. Огарева (Огаревские чтения, Саранск, 2005- 2007), научном совещании ЮНЕСКО «Тради ционные знания и современные технологии для устойчивого управления засушли выми экосистемами» (Элиста, 2004), Международных научно-практических кон ференциях «Опустынивание земель и борьба с ним» (Абакан, 2006), «Проблемы сохранения биоразнообразия Северо-Западного Прикаспия» (Элиста, 2006), «Эко логические проблемы бассейнов крупных рек - 4» (Тольятти, 2008).
Декларация личного участия. Автором определены цели и задачи, осуще ствлен сбор полевого материала, проведены полевые эксперименты, выполнена математическая обработка, анализ и обобщение полученного материала. Текст диссертации написан по плану, согласованному с научным руководителем.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
– Ответной реакцией растительных сообществ на долговременный и бессис темный выпас является пастбищная дигрессия, при которой очередность выпада из травостоя видов, приспособленных к совместному произрастанию следующая: ко выли – типчак – житняки – полыни – мятлик.
– Конечные стадии пастбищной дигрессии на различных ключевых участках практически сходны, что дает основания для подтверждения факта действия меха низма пастбищно-дигрессионной конвергенции.
– В результате перегрузки пустынных пастбищ на первой и второй стадиях дигрессии освобождаются экологические ниши типчака (Festuca valesiaca Gaud.) и житняков. На рост, развитие и продуктивность посевов житняка пустынного и житняка сибирского, используемых в качестве фитомелиорантов пустынных паст бищ, оказывают наибольшее влияние следующие факторы: сроки, норма высева, способы посева.
– Для восстановления и оптимизации продуктивных качеств фитоценозов деградированных пастбищ на бурых легкосуглинистых почвах следует применять житняк пустынный, на бурых супесчаных почвах – житняк сибирский.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе одна статья в научном журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, вы водов, списка литературы включающего 282 наименований, из которых 15 на ино странных языках, списка фондовых материалов включающего 11 наименований, приложений. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунок и 45 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследований, охарактеризована новизна работы, сформулированы основные по ложения, выносимые на защиту.
В первой главе «Проблемы опустынивания в Республике Калмыкия и пути их решения » на основе анализа литературных источников, а так же собственных наблюдений, рассматриваются история и масштабы глобального опустынивания, а также освещены тенденции антропогенного опустынивания Черных земель.
На основании анализа работ ведущих ученных: Ковды В.А., Келлера Б.А., Раменского Л.Г., Виноградова Б.В., Бегучева П.П., Глазовского Н.Ф., Харина Н.Г., Цаценкина И.А., Суюндукова Я.Т., Шамсутдинова З.Ш., Петрова В.И., Кулик К.Н., Лачко О.А. и др., раскрыта связь процесса опустынивания с пастбищными нагрузками, на конкретных примерах показаны причины пастбищной дигрессии растительного покрова и дефляции почвенного покрова, а также показана средо образующая и фитомелиорирующая роль растений в восстановлении деградиро ванных земель. Рассмотрен опыт экологической оптимизации использования паст бищ на Черных землях путем регулирования пастбищных нагрузок, восстановле ния и поддержания биоразнообразия в природном комплексе, а также проведения работ по фитомелиоративной реконструкции пастбищных экосистем. Это позво лило сформулировать проблему, заключающуюся в отыскании возможности ис пользования культур-фитомелиорантов, в частности житняка сибирского и житня ка пустынного, для восстановления вторично деградированных земель в условиях дефицита водных ресурсов и обосновать направление исследований.
Во второй главе дана характеристика почвенно-климатических условий, схема постановки и проведения полевых опытов, методика проведения геоботани ческих и полевых исследований.
Эколого-мелиоративную оценку пастбищных фитоценозов проводили в 2005-2007 г.г. на территории Черных Земель Республики Калмыкия: в северной части - СПК ПЗ «Эрдниевский» Юстинского района и в южной - СПК ПЗ «Перво майский» Черноземельского района. Исследования проводились флористическим методом по общепринятой методике (Понятовская, 1964). Описание растительно сти производилось на площади 100 м2. Обилие растений оценивалось по шкале Друде (Быков, 1957;
Воронов, 1973). Фенологическое состояние отмечено по шка ле B.B. Алехина (Борисова, 1974). Изучение возрастного состава ценопопуляций эдификаторов и элементы семенной продуктивности растений определялись по методике Т.А. Работнова (1983). Определение хозяйственной урожайности прово дилось путем срезания растений на высоте 2- 3 см от поверхности почвы. Биоло гическая урожайность определялась путем срезания надземной фитомассы на уровне почвы. Учетные площадки для определения хозяйственной урожайности размером 1х1 м закладывались в 5-кратной повторности, при определении биоло гической продуктивности – размером 1х1 м – в 5-кратной повторности. Способ ность фитоценоза сохранять в условиях антропогенного воздействия свои опти мальные экологические показатели определялась по четырем ступеням нарушен ности растительного покрова (Раменский и др., 1956).
Полевые эксперименты по подбору фитомелиорантов закладывались в соот ветствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова (1985) и ВНИИ кормов им.
В.Р. Вильямса (1993), рекомендаций по закреплению открытых песков и использо ванию песчаных земель восточных районов Калмыцкой АССР (1980), методиче ских указаний по мобилизации растительных ресурсов и интродукции аридных кормовых растений (Шамсутдинов, 2000).
Закладку полевых экспериментов по влиянию различных сроков, способов и норм посева на формирование и продуктивность «агростепей» при залужении сея но-семенным материалом житняка пустынного и житняка сибирского проводили на деградированных пастбищах, расположенных на ключевых участках Калмыц кого филиала ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии в п. Адык Черноземельского района. На зональных бурых полупустынных легкосуглинистых солонцеватых почвах высевали житняк пустынный, на бурых полупустынных супесчаных почвах – житняк сибирский. Эколого-биологическая характеристика этих растений при ведена в таблице 1. Схемы полевых опытов включали изучение вариантов по фак торам, оказывающим наибольшее влияние на продуктивность посевов житняка:
сроки посева (Фактор А) – осенний (27 сентября 2004 г) и весенний (29 марта г);
способ посева (Фактор В) – 15 см (рядовой сплошной) и 30 см (через рядовой);
норма высева (Фактор С) включала три варианта – 8,10 и 12 кг/га для житняка пустынного и 10,12 и 14 кг/га для житняка сибирского.
Таблица Основные эколого-биологические характеристики житняка пустынного и сибирского Принадлежность растения к той или иной экологической группе Экологические группы житняк сибирский житняк пустынный (Agropyrum fragile (Roth) (Agropyrum desertorum Schult) P. Candargy) Жизненная форма (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Многолетник травянистый, Многолетник травянистый, дли длительновегетирующий, тельновегетирующий, рыхлокусто рыхлокустовой вой По экологический тип (по отношению к водному режиму) мезоксерофит евксерофит (по И.М.Культиасову, 1982 и по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) По фитоценотическому типу (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Пустынно-степной Степной По времени зацветания и продолжительность цветения Раннелетний, быстроцветущий Раннелетний, быстроцветущий (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) По ритму сезонного развития (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Длительновегетирующий, с Длительновегетирующий, с перио периодом летнего полупокоя дом летнего полупокоя По типу корневой системы (глубина проникновения корней, см) Кистевая (90...150 см) Кистевая (120...150 см) (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Преобладающий способ возобновления и его эффективность Семенной (всходы редко) Семенной (всходы часто) (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Способ перезимовывания (по Раункиеру) Гемикриптофит Гемикриптофит По целям сельскохозяйственного использования По хозяйственной пригодности кормовое Основной тип сельскохозяйственного использования растения Сенокосно-пастбищный Как поедается скотом на пастбище Хорошо всеми видами скота весной, ранним летом и новые побеги осенью По площади земельного участка опыты заложены методом организованных повторений. Повторность опытов 3-х кратная, размер делянок 10 м х 5 м, площадь одного повторения 600 м2. В пределах организованного повторения варианты опы та располагались рендомизированно.
Фенологические наблюдения за ростом и развитием сеяных многолетников проводились с использованием принципов и методов И.Н. Бейдман (1974), Г.Э.
Шульц (1981).
Влажность почвы определяли термостатно – весовым методом, предложен ным А.А. Роде (1960). Определение водно-физических и основных агрохимиче ских показателей проводили в лаборатории Калмыцкого филиала ВНИИГиМ по стандартным методикам (Методы агрохимических анализов почв, 1977).
Учёт урожая кормовой массы и пересчёт на сухое вещество проводили по методике ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса. Математическую обработку экспери ментальных данных проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1989) с помощью программы STATISTIKA.
В третьей главе «Эколого-мелиоративная оценка пастбищных фитоце нозов и повышение продуктивности деградированных земель пустынной зо ны Калмыкии» приведены результаты геоботанических обследований террито рий северной и восточной части Черных Земель и полевых экспериментов по ди намике роста и развития сеянных агроценозов житняка пустынного и житняка си бирского, структуре их урожайности.
В результате геоботанического обследования на территории СПК ПЗ «Перво майский» (п. Адык) Черноземельского района выделено 6 основных типов паст бищ (рис. 1, табл. 2). В среднем за пастбищный период в зависимости от типа па стбищ урожайность на очень сильно сбитых участках варьировала от 0,7 до 3, ц/га, на сильно сбитых – от 2,7 до 3,9 ц/га, на не сбитых и средне сбитых от 3,0 до 5,1 ц/га.
На территории СПК ПЗ «Эрдниевский» Юстинского района выявлено 5 типов пастбищ (рис. 2, табл. 3), продуктивность которых в среднем за пастбищный пери од колебалась: на очень сильно сбитых участках от 1,4 до 2,2 ц/га, на сильно сби тых – от 1,2 до 3,2 ц/га, на не сбитых и средне сбитых от 3,2 до 4,2 ц/га.
Рис. 1. Геоботаническая карта пастбищ в окрестностях п. Адык Рис. 2. Геоботаническая карта пастбищ в окрестностях п. Эрдниевский Таблица Основные типы пастбищ окрестности СПК ПЗ Первомайский и их эколого-мелиоративное состояние От общей площади, га (%) Пло- очень Доминирующие виды средне сильно № Тип пастбищ щадь, не сбитых сильно растений га (%) сбитых сбитых сбитых Злаковые и разнотравно- 6172 1656 житняки, овсяница валлисская, I. злаковые на супесчаных и пес астрагал лисий, рогач песчаный, (49,5) (12,3) (3,3) (84,4) чаных полупустынных почвах Ромашниково-чернополынные с ромашник тысячелистниковый, 19287 6374 острецом и житняком пустын- II. полынь черная, житняк пустын ным на солонцах глубоких, (30,0) (63,7) (21,0) (15,3) ный средних солянка мясистая, полынь черная, 1245 2907 Солянково-полынные на солон- III. бассия очитковидная, петросимо цах мелких (4,5) (27,0) (60,1) (12,9) ния супротиволистная 3318 кияк, житняки, астрагалы, полынь IV. - Злаково-полынные на песках белая, полынь австрийская (9,5) (38,0) (62,0) Злаково-полынные на бурых со- житняки, полынь белая, овсяница 1014 2505 V. лонцеватых легкосуглинистых валлисская, мятлик луковичный, (4,2) (21,7) (53,8) (24,5) почвах ковыль волосовидный Разнотравно-злаковые на засо- полынь черная, бассия очитко- 1279 VI. - ленных лугово-бурых солонча- видная, петросимония, солянки, (2,3) (51,0) (49,0) ковых почвах камфоросма Итого 101339 7186 19287 19284 Таблица Основные типы пастбищ окрестности п. Эрдниевский и их эколого-мелиоративное состояние От общей площади, га (%) Доминирующие виды Площадь, очень № Тип пастбищ средне сильно га (%) растений не сбитых сильно сбитых сбитых сбитых Злаково-полынные пастбища на ковыль волосовидный, мятлик 19820 5688 4496 8305 бурых солонцеватых легкосугли- луковичный, полынь белая, по I.
(22,0) (28,6) (22,4) (42,0) (7,0) нистых почвах лынь австрийская Разнотравно-ромашниковые паст- полыни, ромашник тысячелист 21277 7877 8789 3515 II.
бища на солонцах средних никовый, рогач песчаный (23,5) (37,0) (41,3) (16,5) (5,2) Солянковые пастбища на солон- полынь черная, эбелек, лебеда 8403 3624 1430 2860 III.
цах мелких татарская, бассия очитковидная (9,3) (43,2) (17,0) (34,0) (5,8) мятлик луковичный, костер кро Злаковые и полынно-злаковые на вельный, рогач песчаный, астра 37904 10119 7458 17731 супесчаных и песчаных бурых IV.
галы, полынь белая, ковыли, (41,9) (26,7) (19,7) (46,8) (6,8) почвах и песках житняки житняк гребенчатый, полынь Разнотравно-злаковые на засолен- 2956 801 австрийская, полынь белая, ов V. - ных лугово-бурых почвах (3,3) (27,0) (73,0) сяница валлийская, мятлики Итого 90360 27308 22974 34566 Динамика эколого-мелиоративного состояния пастбищ на территории п.
Адык Черноземельского района показывает, что за период с 1983 г. по 2007 г. уве личилась площадь не сбитых пастбищ на 29%, средне сбитых и очень сильно сби тых соответственно – на 18 % и 7% (рис. 3).
% 55% 42% 36 % 21% 19% 19% 7% 1% не сбитые средне сбитые сильно сбитые очень сильно сбитые 1983 год 2007 год Рис. 3. Динамика эколого-мелиоративного состояния пастбищных угодий в окрестностях п. Адык Черноземельского района Республики Калмыкия Анализ динамики эколого-мелиоративного состояния пастбищ на территории п. Эрдниевский за 28 летний период показывает также тенденцию увеличения средне сбитых и сильно сбитых пастбищ, соответственно на 4% и 8%, а степень очень сильно сбитых пастбищ уменьшилась на 4% (рис. 4).
38% % 40 38% 35 30% 30% 30 26% 22% 15 10% 10 6% не сбитые средне сбитые сильно сбитые очень сильно сбитые 1979 год 2007 год Рис. 4. Динамика эколого-мелиоративного состояния пастбищных угодий в окрестностях п. Эрдниевский Юстинского района Республики Калмыкия Таким образом, анализ результатов эколого-мелиоративной оценки состоя ния пастбищ на ключевых участках подтвердил, что главными факторами опус тынивания Черных земель являются пастбищная дигрессия и следующая за ней дефляция почв.
Качественная характеристика дигрессионных пятен зависит от почвенного и растительного покровов. Чем более развит, лучше сформирован почвенный и растительный покров на участке выпаса, тем больше стадий в дигрессионом ряду. Этому способствует ярусная полнота и функциональная замещаемость видов растительного сообщества:
1. Злаковые и злаково-полынные: ковыли, житняки, мятлик луковичный, костер кровельный, полынь белая, эбелек;
2. Злаково - полынные: ковыль волосовидный, мятлик луковичный, полынь белая и австрийская;
3. Разнотравно-злаковые: житняк гребенчатый, полынь австрийская, по лынь белая, овсяница валисская, мятлик;
4. Разнотравно-ромашниковые: полыни, ромашник тысячелистниковый, эбе лек;
5. Солянковые: полынь черная, лебеда татарская, бассия очитковидная, эбе лек.
Растительный покров южного ключевого участка, отличающегося меньшим разнообразием почвенных условий включает 4 стадии смен растительности:
1. Злаковые и разнотравно-злаковые: овсяница валлийская, эбелек;
2. Злаково-полынные: кияк, житняки, овсяница валисская, ковыль волосо видный, полынь белая, полынь австрийская;
3.Ромашниково-чернополынные: ромашник тысячелистниковый, житняк пус тынный, полынь черная;
4. Солянково-полынные: солянка, полынь черная, эбелек.
На обоих участках злаки и полыни по мере дигрессии сменяются эфемерами (эбелек), эфимироидами (мятлик луковичный) и бурьянистым разнотравьем. Цен ные кормовые травы (житняк сибирский, типчак) сменяются сорными ядовитыми травами (рогоглавник пряморогий, дурнишник обыкновенный). Конечной стадией пастбищной деградацией растительного покрова является образование очагов де фляции.
В итоге установлено: ответной реакцией растительных сообществ на дол говременный и бессистемный выпас является пастбищная дигрессия, при кото рой очередность выпада из травостоя видов, приспособленных к совместному произрастанию следующая: ковыли – типчак – житняк – полынь – мятлик. Не смотря на то, что пастбищная дигрессия протекает на различных участках не одинаково, ее конечные стадии практически сходны. Это стадии формирования несъедобных растительных группировок и открытых песков. Таким образом, происходит пастбищно-дигрессионная конвергенция растительного покрова.
Она представляет собой один из главных процессов пастбищного опустынива ния, вслед за которым идет дефляция.
Результаты эксперимента по подбору фитомелиорантов для восстановле ния деградированных пастбищ показали, что общая продуктивность сеяных аг роценозов определяется не только индивидуальным потенциалом, но и в боль шой степени продуктивностью, формирующийся под действием эффекта взаи модействия видов входящих в состав данного фитоценоза.
Одним из составляющих элементов продуктивного долголетия многолет них трав является плотность травостоя, которая, как показали наши исследова ния, в первый год жизни зависела от полевой всхожести семян и изреживаемо сти травостоя.
Из важнейших экологических факторов, в наибольшей степени влияющих на полевую всхожесть семян, в значительном дефиците в зоне бурых полупустынных почв является влажность верхнего слоя, в который заделываются семена. При дос таточном увлажнении почвы в период посев-всходы другим лимитирующим фак тором становится температура почвы. Трудность получения хороших всходов при возделывании многолетних трав заключается в том, что семена не выносят глубо кой заделки (оптимальная глубина не более 2-3 см). В этих условиях снижение полевой всхожести в основном происходит в результате быстрого иссушения верхнего слоя почвы под действием высокой температуры воздуха, что увеличи вает также и продолжительность периода посев-всходы.
Результаты исследований показали, что полевая всхожесть и продолжи тельность периода посев-всходы в посевах житняка зависели как от вида расте ния, так и от метеорологических и почвенных условий. Так, появление массовых всходов житняка пустынного при весеннем сплошном посеве отмечено 14 апреля, при этом полевая всхожесть варьировала от 49 до 68 % (табл. 4). Наибольшее чис ло растений на 1 м2 было в вариантах с нормой высева 10 кг/га. При черезрядовом (30 см) посеве наибольшее число растений отмечено при норме высева 12 кг/га, при этом полевая всхожесть составила 54 %.
Таблица Полевая всхожесть растений житняка пустынного на бурых легкосуглинистных почвах, среднее за 2004 – 2007 гг.
Срок посева Способ посева Норма высева, кг/га Получено Полевая всходов шт/м (Фактор А) (Фактор В) (Фактор С) всхожесть, % 8 135 сплошной 10 201 (15 см) 12 254 осенний 8 108 черезрядовой 10 175 (30 см) 12 161 8 223 сплошной 10 375 (15 см) 12 412 весенний 8 214 черезрядовой 10 309 (30 см) 12 351 При осеннем сроке высева всходы появились 9 октября, после выпадения ливневых осадков (32 мм) на фоне достаточно теплого температурного режима, когда среднесуточная температура достигала 15-18 °С. Полевая всхожесть осенне го срока высева колебалась по вариантам опыта от 24% до 39%, что на 19-31% меньше, чем при весеннем сроке высева. Это объясняется тем, что солонцеватые почвы в силу своих агрофизических и агрогидрологических свойств склонны к за плыванию.
В посевах житняка сибирского на супесчаных почвах при осеннем сроке по сева всходы получены 7 октября. При этом максимальное количество растений на блюдалось при черезрядовом способе высева – 231-315 шт/м2, при всхожести 43 52 % (табл. 5). Необходимо отметить, что при норме высева семян 12 кг/га житняк сибирский давал более дружные всходы. При весеннем сроке посева полевая всхожесть варьировала от 24% до 36%, при этом массовые всходы отмечены апреля.
Продуктивность изучаемых многолетников в условиях аридного экологиче ского режима определяется условиями влагообеспеченности, их биологическими и эколого-физиологическими свойствами. В наших опытах в первый год жизни про дуктивного использования травостоя не было. В целях борьбы с сорняками прово дили их подкашивание.
Таблица Полевая всхожесть растений житняка сибирского на бурых супесчаных почвах, среднее за 2004 – 2007 гг.
Срок посева Способ посева Норма высева, кг/га Получено Полевая всхо жесть, % всходов шт/м (Фактор А) (Фактор В) (Фактор С) 10 215 сплошной 12 302 (15 см) 14 275 осенний 10 231 черезрядовой 12 315 (30 см) 14 300 10 151 сплошной 12 162 (15 см) 14 171 весенний 10 180 черезрядовой 12 191 (30 см) 14 201 На следующий 2005 год травы отрастали и развивались как растения второго года жизни и формировали достаточно устойчивую урожайность.
Наблюдения показали, что относительная стабильность по густоте стояния, выживаемости, структуре фитоценоза, а также их продуктивности наступает уже со второго года жизни (первый год использования), что позволяет их рекомендо вать к началу использования.
Результаты полевых исследований показали, что урожайность надземной массы житняка пустынного и житняка сибирского варьировала в зависимости от метеорологических условий года, срока и норм высева (табл. 6, 7).
Максимальная урожайность зеленой массы житняка пустынного (10,39 т/га или 2,21 т/га сухой массы) на бурых полупустынных легкосуглинистых солонцеватых почвах получена в 2006 году в варианте весеннего срока посева сплошным способом при норме 10 кг/га. Увеличение или уменьшение данной нормы высева на 2 кг/га приводило к уменьшению урожайности зеленой массы на 1,83-2,16 т/га. При осеннем сроке посева лучшие показатели (7,60 т/га зеленой массы или 1,62 т/га сухой массы) получены при сплошном способе нормой 8 кг/га. В 2007 году метеорологические ус ловия сказались на резком снижении урожайности. Так, варьирование по всем вари антам опыта при лучшем весеннем сроке посева было от 4,52 до 6,47 т/га зеленой массы, сухого корма – 0,99-1,42 т/га.
Таблица Урожайность житняка пустынного на бурых легкосуглинистных почвах, т/га 2005 год 2006 год 2007 год средняя Нор ма су- су- су- су Срок Способ зелен- зелен- зелен- зелен вы- хая хая хая хая посева посева ная ная ная ная сева, мас- масса мас- масса мас- масса мас масса кг/га са са са са 8 5,47 1,14 7,60 1,62 4,96 1,10 6,01 1, сплошной 10 6,22 1,28 8,36 1,75 5,33 1,17 6,64 1, (15 см) осен- 12 5,88 1,20 7,47 1,53 4,68 1,02 6,01 1, ний черезря- 8 4,84 1,02 6,88 1,43 4,17 0,91 5,30 1, довой 10 5,95 1,22 7,19 1,50 4,93 1,05 6,02 1, (30 см) 12 5,47 1,11 6,51 1,38 3,87 0,85 5,28 1, 8 6,55 1,39 8,56 1,82 6,13 1,33 7,08 1, сплошной 10 7,70 1,56 10,39 2,21 6,47 1,42 8,19 1, (15 см) весен- 12 6,91 1,42 8,23 1,73 6,03 1,28 7,06 1, ний черезря- 8 5,29 1,12 8,45 1,75 4,73 1,04 6,16 1, довой 10 6,42 1,34 9,59 2,04 5,16 1,12 7,06 1, (30 см) 12 6,20 1,29 8,05 1,64 4,52 0,99 6,26 1, НСР05 фактор А 0,74 0,2 0,95 0,25 0,66 0,21 0,78 0, НСР05 фактор В 0,74 0,2 0,95 0,25 0,66 0,21 0,78 0, НСР05 фактор С 0,91 0,24 1,17 0,3 0,81 0,26 0,96 0, НСР05 фактор АВ 1,05 0,28 1,35 0,35 0,93 0,29 1,11 0, НСР05 фактор АС 1,28 0,34 1,65 0,43 1,14 0,36 1,36 0, НСР05 фактор ВС 1,28 0,34 1,65 0,43 1,14 0,36 1,36 0, НСР05 фактор АВС 1,82 2,33 0,61 1,61 0,51 1,92 0, В среднем за три года урожайность зеленой массы составила по вариантам опыта 5,28-8,19 т/га, что соответствует 1,11-1,73 т/га сухого корма.
Результаты исследований в опытах при коренном улучшении пастбищ путем посева житняка сибирского на супесчаных почвах показали, что при осеннем сро ке посева растения формировали более плотный травостой. При этом наибольшая продуктивность получена в варианте черезрядового способа посева нормой кг/га, в среднем по годам исследований получено 6,04-6,92 т/га зеленой массы, что соответствует 1,26-1,50 т/га сухого корма.
При весеннем сроке посева в этих вариантах урожайность варьировала по го дам исследований 5,24-7,01 т/га зеленой массы. В целом за годы исследований урожайность агроценозов житняка сибирского составила 4,97-6,49 т/га зеленой массы или 1,08-1,41 т/га сухой массы.
Таблица Урожайность житняка сибирского на бурых супесчаных почвах, т/га 2005 год 2006 год 2007 год средняя Нор ма су- су- су- су Срок Способ зелен- зелен- зелен- зелен вы- хая хая хая хая посева посева ная ная ная ная сева, мас- мас- мас- мас масса масса масса масса кг/га са са са са 10 6,25 1,30 6,67 1,42 4,15 0,91 5,69 1, сплошной 12 6,81 1,39 7,47 1,53 5,25 1,12 6,51 1, (15 см) осен- 14 4,43 1,22 5,92 1,35 3,82 0,85 4,70 1, ний чрезрядо- 10 7,00 1,42 7,30 1,52 5,05 1,10 6,45 1, вой 12 7,14 1,51 7,78 1,67 5,85 1,32 6,92 1, (30 см) 14 6,55 1,34 7,32 1,47 4,26 0,97 6,04 1, 10 5,99 1,20 6,74 1,29 3,60 0,80 5,44 1, сплошной 12 5,97 1,27 6,52 1,37 4,44 0,95 5,64 1, (15 см) весен- 14 5,53 1,17 6,10 1,33 3,28 0,73 4,97 1, ний чрезрядо- 10 6,59 1,35 7,35 1,50 5,06 1,10 6,33 1, вой 12 7,01 1,47 7,24 1,58 5,24 1,17 6,49 1, (30 см) 14 6,23 1,30 6,99 1,46 4,00 0,85 5,74 1, НСР05 фактор А 0,83 0,21 0,82 0,25 0,73 0,17 0,79 0, НСР05 фактор В 0,83 0,21 0,82 0,25 0,73 0,17 0,79 0, НСР05 фактор С 1,02 0,25 1,01 0,31 0,89 0,20 0,97 0, НСР05 фактор АВ 1,18 0,29 1,17 0,35 1,03 0,24 1,23 0, НСР05 фактор АС 1,44 0,36 1,43 0,43 1,26 0,29 1,38 0, НСР05 фактор ВС 1,44 0,36 1,43 0,43 1,26 0,29 1,38 0, НСР05 фактор АВС 2,04 0,51 2,02 0,61 1,79 0,41 1,95 0, Наибольшая урожайность надземной массы получена в 2006 году при осеннем сроке сева, которая составила по вариантам опыта 5,92-7,78 т/га зеле ной массы, что на 1,93-2,54 т/га больше, чем в 2007 году и на 0,64-1,49 т/га больше, чем в 2005 году.
Исходя из полученных результатов исследований можно рекомендовать житняк пустынный и житняк сибирский в качестве эффективных фитомелио рантов.
ВЫВОДЫ Выявлено, что главными факторами опустынивания Черных земель 1.
являются пастбищная дигрессия и дефляция. Передерживание пастбищных жи вотных на участке приводит к выпадению отдельных видов трав из травостоя.
Дефляции способствуют густая тропинчатость, обилие сбоин, скотопрогоны вблизи кошар, колодцев, оросительных каналов.
Количество стадий дегриссионного ряда зависит от сформированности 2.
растительного покрова (ярусная полнота и функциональная замещаемость ви дов). При преобладании злаковых и полынно-злаковых типов пастбищ на су песчаных и песчаных почвах дигрессионный ряд включает 5 стадий. При меньшем разнообразии почвенных условий – 4 стадии смен растительности.
Конечная стадия пастбищных дигрессий всегда одинакова: злаки и по 3.
лыни по мере дигрессии сменяются эфемерами-однолетниками и эфемероида ми (эбелек, мятлик луковичный, бурьянистое разнотравье) – происходит паст бищно-дигрессионная конвергенция растительного покрова. В результате осво бождаются экологические ниши ценных кормовых растений – типчака и жит няков. При коренном улучшении пастбищ в качестве фитомелиорантов целесо образно вводить выпавшие из травостоя виды.
Одними из перспективных культур, обладающих фитомелиорирую 4.
щими свойствами, являются житняк пустынный и житняк сибирский, которые способствуют улучшению эколого-мелиоративного состояния деградирован ных пастбищ. В процессе исследований разработаны технологии сеяных паст бищ на бурых легкосуглинистых солонцеватых почвах с использованием жит няка пустынного и на бурых супесчаных почвах – житняка сибирского, позво ляющих получать соответственно 5,3-8,2 т/га и 4,7-6,9 т/га зеленой массы.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Мукабенова С.А. Экологические проблемы пастбищ в регионе Чер 1.
ных земель // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент:
Межвузовский сборник научных трудов. Вып.V. – Саранск: Ковылк., 2005. – С.
97-99.
Мукабенова С.А. Значение экологически обоснованных пастбищео 2.
боротов для поддержания кормовой базы животных на Черных землях // Есте ственно-научные исследования: теория, методы, практика: Межвузовский сборник научных трудов. Вып 4. – Саранск: Ковылк., 2006. – С. 60-61.
Мукабенова С.А. Природно-ресурсный потенциал и экологическая 3.
оптимизация животноводства на черных землях // Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития. Х международная экологическая конференция студентов и молодых ученых. Москва. МГГУ. Т. 2. – Смоленск:
Ойкумена, 2006. – С. 93-94.
Мукабенова С.А. Проблемы опустынивания в Республике Калмы 4.
кия // Опустынивание земель и борьба с ним. Российская академия сельхоз. На ук, Сибирское отделение, ГНУ НИИ аграрных проблем Хакасии. – Абакан:
Фирма «Март», 2007. – С. 84-87.
Каверин А.В., Джабруева Л.В., Сангаджиева С.А. Сельскохозяйствен 5.
ные и дикие животные как биологические ресурсы в системе природопользования Калмыкии // Известия Самарского научного Центра РАН. – Т. 9, № 1, 2007. – С.
981-989.
Джабруева Л.В., Сангаджиева С.А. Взаимовлияния диких и сель 6.
скохозяйственных животных в пастбищных экосистемах Калмыкии // Естест венно-научные исследования: теория, методы, практика: Межвузовский сбор ник научных трудов. Вып. V. – Саранск: Ковылк., 2007. – С. 63-67.
Сангаджиева С.А. Экологическая оптимизация животноводства на 7.
природных пастбищах Калмыкии // Экологические проблемы бассейнов круп ных рек – 4: Тезисы докладов Международной конференции. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2008. – С. 70.
Сангаджиева С.А. Некоторые результаты исследований по подбору 8.
фитомелиорантов для создания агроценозов на Черных землях Калмыкии // Ес тественно-научные исследования: теория, методы, практика: Межвузовский сборник научных трудов. Вып. VI. – Саранск: Ковылк., 2008. – С. 86-89.