Содержание к диссертации
Введение
1 Экологическое состояние, улучшение и рациональное использование аридных пастбищ (обзор литературы) 9
1. 1 История развития кормопроизводства и луговедения в России 9
1. 2 Пастбищное животноводство в Астраханской области 13
1.3 Проблемы опустынивания пастбищных экосистем 17
1. 4 Экологическое состояние аридных пастбищ Астраханской области 25
1. 5 Методы улучшения аридных пастбищ 29
1. 6 Естественное восстановление степных пастбищ 44
2 Условия и методика проведения исследований 48
2. 1 Природно-хозяйственная характеристика Астраханской области 48
2. 2 Объекты и методика проведения исследований 54
3 Результаты исследований 61
3.1 Агрометеорологические условия периода исследований 61
3.2 Мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных ценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки 67
3.2.1 Морфологическая характеристика почвы, базовый ботанический состав растительного покрова опытных участков 67
3.2.2 Сезонная смена растительности 71
3.2.3 Сезонные изменения кормовой ценности пастбищной растительности 79
3.2.4 Динамика проективного покрытия и урожайности естественного травостоя в пастбищных фитоценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки 81
3.3 Исследование потенциала самовосстановления естественного травостоя деградированных природных пастбищ 93
4 Агроэнергетическая и экономическая эффективность восстановительного режима использования кормовых угодий 107
4.1 Экологическая значимость и средообразующая роль восстановительного режима использования аридных пастбищ 107
4.2 Анализ агроэнергетической и экономической эффективности приема рекультивации нарушенных земель 110
Заключение 114
Список использованной литературы 117
Приложения 136
- Пастбищное животноводство в Астраханской области
- Методы улучшения аридных пастбищ
- Мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных ценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки
- Анализ агроэнергетической и экономической эффективности приема рекультивации нарушенных земель
Введение к работе
Актуальность проблемы. В Российской Федерации площадь территорий, подверженных деградации и опустыниванию, составляет свыше 100 млн. га. Около 90% нарушенных земель появляется вследствие действия антропогенных факторов. Важнейшие из них – земледелие и пастбищная перегрузка обусловили процессы опустынивания на юге России, в том числе в аридной зоне Северного Прикаспия.
Для современных частных крестьянских хозяйств источники «бесплатного» природного корма при круглогодичной вольной пастьбе и наращивании производства за счет увеличения поголовья сельскохозяйственных животных, представляются экономически более привлекательными на фоне применения высокозатратной мелиорации. Российское законодательство не обязывает сельхозпроизводителей восстанавливать первоначальную хозяйственную ценность используемой земли, в результате чего процессом рекультивации нарушенных кормовых угодий никто не занимается. Существующая хозяйственная деятельность на протяжении последних десятилетий привела к тому, что животноводческая нагрузка на естественные пастбища Астраханской области, которые занимают половину всей ее территории, превысила их кормоемкость в 4-6 раз. Нарушение динамического равновесия этих экосистем оказывает негативное давление на экономику и благосостояние общества.
Современная наука и практика предлагают достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ на основе таких направлений мелиорации, как гидротехническая, химическая и биологическая.
Однако, в большинстве животноводческих фермерских хозяйств аридной зоны Северного Прикаспия такие технологии не могут найти применения из-за высокой стоимости и сложности обслуживания. В связи с этим является чрезвычайно актуальным создание простого и малозатратного приема рекультивации деградированных природных пастбищ.
Степень разработанности темы. Вопросами деградации естественных пастбищ под влиянием антропогенного фактора, в т.ч. выпаса животных, занимаются давно и плодотворно многие ученые: Бегучев П.П., Шамсутдинов З.Ш., Дедова Э.Б., Зволинский В.П., Мамин В.Ф., Гаевская Л.С., Морозова О.И., Нечаева Н.Т. и др. Их авторами были предложены достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ, расположенных в аридных зонах, методом фитомелиорации. Однако, наряду с высоко затратными и долговременными приемами биомелиорации (лесомелиоративное обустройство), в настоящее время изучаются приемы, предусматривающие естественное самовосстановление травяной растительности. Этому посвящены работы ученых: Кандаловой Г.Т., Курбатской С.С., Данжаловой Е.В., Гамидова И.Р., Чемидова М.М.
В аридной зоне Северного Прикаспия такие исследования не проводились.
Цель работы – изучить влияние природных и антропогенных факторов на растительный покров естественных пастбищ аридной зоны Астраханской
области, провести оценку его самовосстановления как фитомелиоративного мероприятия биологической рекультивации.
Задачи исследований. Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
- дать оценку сукцессионным процессам в пастбищных фитоценозах под
воздействием разной степени животноводческой нагрузки;
- дать оценку динамике самовосстановления естественного травостоя;
-провести экономико-энергетическую оценку восстановительного режи
ма использования пастбищ;
-разработать фитомелиоративный прием, основанный на самовосстановлении естественного травостоя деградированных природных пастбищ, с целью их рекультивации.
Научная новизна исследований определяется тем, что впервые в естественных пастбищных фитоценозах аридной зоны Астраханской области были проведены комплексные исследования сукцессионных процессов в естественных травостоях под воздействием разной степени животноводческой нагрузки и процессов их самовосстановления; разработан способ использования восстановительного режима в качестве фитомелиоративного приема биологической рекультивации нарушенных земель сельскохозяйственного назначения.
Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что полученные данные по самовосстановлению естественного травостоя при изоляции их от пастбищной нагрузки вносят существенный вклад в теоретическом плане в развитие понятий рекультивация и биологическая мелиорация нарушенных земель сельскохозяйственного назначения.
Практическая значимость работы. На основании наших исследований выявлен оптимальный и малозатратный фитомелиоративный прием рекультивации естественного травостоя, отвечающий конкретным аридным кормовым экосистемам. Даны научно-обоснованные рекомендации по рациональному использованию фитопотенциала естественных кормовых угодий с применением восстановительного режима в аридной зоне Северного Прикаспия.
Методология и методы исследований. Источником информации при планировании и проведении исследований служили фондовые материалы, информационные издания, научные статьи, монографии, книги производственной тематики, зарубежная информация и другие материалы. Теоретико-методологическую основу исследования составили методы планирования и проведения полевых опытов, лабораторные исследования.
Основные положения, выносимые на защиту:
- мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных фитоценозах
аридной зоны Астраханской области в зависимости от разной степени жи
вотноводческой нагрузки;
особенности формирования надземной биомассы естественных фито-ценозов в нагрузочном и восстановительном режимах использования;
прием рекультивации деградированных естественных пастбищ с использованием восстановительного режима.
Степень достоверности полученных результатов исследований подтверждается статистической обработкой полевых и камеральных данных, а также результатами апробации предлагаемого приема рекультивации в крестьянском хозяйстве ООО «КХ«БагМас» Черноярского района Астраханской области на площади 250 га.
Личный вклад. Соискатель лично осуществлял постановку проблемы, цели и задач исследования, разрабатывал программные вопросы, проводил полевые работы, статистическую обработку полученных материалов и апробацию нового приема в крестьянском хозяйстве. Анализ работы и заключения проведены автором с редакцией руководителя. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей 85 %.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладыва
лись и обсуждались на: заседаниях Ученого совета Прикаспийского НИИ
аридного земледелия (2006-2012гг); Международных научно-практических
конференциях с. Соленое Займище (2006-2011гг.); Каспийском инновацион
ном форуме (2009-2011гг); Международной научно-практической конферен
ции «Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов»,
Нальчик 2009 г.; 3-ей Международной научно-практической конференции
«Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных жи
вотных», Краснодар 2010 г.; 2-ой региональной научно-практической конфе
ренции «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйствен
ного производства Юго-Востока России-2010», Саратов 2010г.; Республикан
ской научно-практической конференции «Естествознание, физико-
математические науки, актуальные проблемы экологии и информационных
технологий», Атырау (Казахстан) 2010 г.; Международной научно-
практической конференции «Перспективы развития агролесомелиорации и
защитного лесоразведения в адаптивно-ландшафтной системе земледелия»,
Волгоград 2011 г. и др.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 21 научной работе общим объемом 5,06 п. л., 17 работ написаны совместно с другими авторами, в том числе 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки РФ, объемом 1,39 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из:
введения, 4 глав, заключения. Работа изложена на 151 страницах компью
терного текста, содержит 42 рисунка, 19 таблиц и 16 приложений. Список
литературы включает 201 источник, в том числе 9 источников иностран-
ной литературы.
Пастбищное животноводство в Астраханской области
Направления хозяйственной деятельности в Нижнем Поволжье сложились не только в зависимости от природных условий региона, но и в результате привнесенного опыта народностей, заселивших Астраханский край. Каменный век. В эпоху палеолита (70 тыс. лет назад) люди в поисках пищи передвигались по степям и охотились на мелких и одиночных животных. Подспорьем в охоте служило собирательство и рыболовство [78]. В эпоху неолита (VI-V тыс. до н.э.) важнейшей особенностью считается переход к скотоводству и земледелию. Этот важнейший шаг в развитии человечества ученые называют «неолитической революцией». Многие исследователи рассматривают Прикаспий как область раннескотоводческого хозяйствования.
Бронзовый век – энеолит. Энеолитические племена Астраханского края продолжали заниматься охотой и рыболовством, но скотоводству с этого времени отводилась все большая роль. Значительное увеличение количества скота, которому не хватало кормов вокруг поселений, явилось главной причиной перехода к кочевому скотоводству [1]. Сарматская эпоха. По свидетельству автора I в.н.э. Помпония Мела [78] «сарматы … не имеют постоянных мест жительства; они вечно живут лагерем, перевозя своё имущество… туда, куда привлекают их лучшие пастбища…» Хазарский каганат. Экономика Хазарского каганата носила смешанный оседло- кочевой скотоводческий характер. Скотоводство являлось важной отраслью его хозяйства, поскольку значительную часть территории государства составляли пастбищные угодья. В районах развитой оседлости преобладал крупный рогатый скот, в степных районах – мелкий, особенно овцы. Хазары разводили свиней, ослов, верблюдов [104]. В хозяйственной жизни большую роль играла лошадь. Домонгольский период. После падения Хазарского каганата на территорию Северного Прикаспия пришли печенеги – объединенные тюркские и другие племена, затем огузы и половцы. У скотоводов Нижнего Поволжья преобладали два основных способа ведения хозяйства – кочевой и полукочевой. Первый тип основывался на непрерывном кочевании, второй был связан с сезонными перекочевками и более длительными остановками. Печенеги кочевали по «местам, где много дождя и кормов, они переходили с места на место в зависимости от пастбищ». Ибн Фадлан отмечал огузских баранов, которые отличались большой жирностью, и огромные стада лошадей у кочевников [67].
Золотая Орда. В ранний период существования монгольского государства доминирующей формой хозяйства являлось кочевое скотоводство. Нашествие монголов сопровождалось уничтожением поселений, превращением земледельческих территорий в пастбища. Зимой кочевники загоняли свой скот в лесистые или заросшие камышом места для защиты от стужи и метелей. С начала XIV в. правители Орды уделяют большое внимание развитию городов и отходят от методов хозяйствования, свойственных кочевым народам. XVI – XVII века. Источники XVI – XVII веков, описывая географические и природные особенности Нижнего Поволжья,- степные просторы, жаркий климат, плодородие почвы, обилие воды, отмечали: «Этот край считают очень плодородным…».
XVIII век. Высокий природно-экономический потенциал Нижнего Поволжья не мог быть реализован из-за слабой заселенности края, поэтому государство продолжало способствовать его дальнейшей колонизации, в том числе помещичьей. Этот период характеризуется значительными распродажами земель помещикам, к концу 1800 г. 90 % земельных и водных угодий было уже в их собственности. Широкое развитие в XVIII в. имела и традиционная для региона отрасль хозяйствования – животноводство, которым занимались, главным образом, калмыки и татары. Авторы «Истории Астраханского края» приводят следующие данные о поголовье скота на тот период: овец – 400 тыс.гол., лошадей, верблюдов и крупного рогатого скота – 150 тыс.гол. [78].
XIX век. Наиболее значимой отраслью сельского хозяйства края, по-прежнему, было скотоводство, которым занимались не только кочевники- киргизы и калмыки, но и государственные крестьяне, казаки и помещичьи крестьяне. Скотоводство развивалось экстенсивным путем, исключение составляли лишь зажиточные русские переселенцы, которые занимались улучшением существующих пород скота. Государственные крестьяне, наряду с кочевниками, сосредоточили у себя основную массу скота. Согласно архивным материалам, поголовье овец в крае к концу XIX в. составляло чуть более 3 млн. голов, т.е. приблизительно 305 голов на 100 жителей губернии [78]. Частные землевладельцы и арендаторы разводили тонкорунную породу овец, а крестьяне и кочевники – грубошерстную. Существенное развитие во второй половине XIX в. получили коневодство и верблюдоводство.
XX век. В первой половине 20 века большой удельный вес в общем поголовье занимал крупный рогатый скот (до 60%) и около 30% - овцы. К 1916 году поголовье овец и коз значительно увеличилось (таблица1). Уменьшение поголовья в 1920-1922 гг. - результат хозяйственной разрухи. Основу кормовой базы животноводства составляли естественные сенокосы и пастбища, продуктивность которых зависела от метеорологических условий года. Сочных кормов производилось крайне мало. Таблица 1 - Изменение поголовья скота (тыс. голов) в Астраханской области по годам (данные Астраханьстат, 2011г)
В начальный период военного времени животноводство испытывало затруднения в развитии. Сокращение производства фуража и концентрированных кормов, ухудшение ветеринарного обслуживания и т.д. привели к уменьшению поголовья скота и снижению его продуктивности. В 1945-1950 гг. произошел спад сельскохозяйственного производства, но вскоре, благодаря растущей государственной поддержке, в аграрном секторе вновь увеличился объем производства. В это время наблюдается непрерывный рост поголовья скота. Только за 10 лет, начиная с 1945 г, поголовье скота увеличилось на 96% [12]. На рисунке 1 наглядно отражено резкое увеличение после 1925 года поголовья овец и коз – самых «экологически опасных» для пастбищных экосистем животных.
Методы улучшения аридных пастбищ
Система рационального использования естественных кормовых угодий лежит в основе всех направлений восстановления и повышения их продуктивности. В эту систему входят следующие составляющие: установление оптимальной нагрузки на пастбища, смена их использования (выпас, сенокос), создание условий для обсеменения растений, мелкое рыхление почвы и подсев трав (поверхностное улучшение). Большое внимание уделяется также и коренному улучшению пастбищ в аридных районах с посевом засухо- и солеустойчивых трав, кустарников и полукустарников. Примером таких улучшений, позволивших к 2000 году не только стабилизировать процесс деградации кормовых угодий, но и восстановить продуктивность пастбищ на площади более чем 400 тыс. га, стали крупномасштабные мелиоративные работы в Калмыкии, направленные на ликвидацию последствий опустынивания [5; 41]. Опыт мелиорации земель в Калмыкии и исследования особенностей формирования и функционирования природно-антропогенных ландшафтов аридной зоны, проведенные Дедовой Э.Б. в период 2000-2012 гг. позволили разработать концепцию повышения природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий средствами комплексных мелиораций с использованием фитомелиоративных технологий [53]. Необходимость применения адаптивного ландшафтного природопользования обоснована многими учеными (В.И. Петров; И.П. Свинцов; Д.А. Черняховский) [131; 152]. На первый план выдвигаются научно-обоснованные мероприятия по рациональному использованию всего природного комплекса региона, а именно, коренное и поверхностное улучшение степных пастбищ для сохранения и увеличения их продуктивности, а также повышения плодородия и эрозионной устойчивости почв степных угодий.
Специальные агротехнические приемы, селекция и интродукция соле- и засухоустойчивых растений, лесомелиорация, это мероприятия широкого использования, которым отводится важная роль и которые составляют научную основу пастбищеведения в рассматриваемом регионе. Их проведение направлено на предотвращение деградации почвенного и растительного покрова пастбищ. Естественные пастбищные экосистемы аридных зон России характеризуются флористической и ценотической неполночленностью. В настоящее время, согласно Л.Е. Родину, все аридные экосистемы – вторичны, т.е. это продукт антропогенного образования [145].
Многие отечественные и зарубежные научные учреждения в результате своих исследований пришли к выводу, что в аридных регионах поверхностное и коренное улучшение дает самый высокий эффект повышения продуктивности пастбищ (в 6-8 раз).
Суть поверхностного улучшения состоит в том, что при сохранении естественной растительности, пастбище поддерживается в культурном состоянии, и проводятся мероприятия по повышению его продуктивности, в том числе: боронование, дискование, щелевание, внесение удобрений, подсев трав, применение гербицидов. Все эти мероприятия направлены на обеспечение оптимального водно-воздушного режима почвы, пищевого режима и видового состава травостоя. Опыты по подсеву трав без обработки почвы не имели успеха: сухой и жаркий климат Северного Прикаспия препятствовал развитию трав, даже после того, как семена прорастают и дают всходы. Применение боронования, дискования и щелевания пастбищ на разных почвах дает разные результаты. К примеру, на светло-каштановых солонцовых почвах эти приемы положительно повлияли на урожайность трав. А на легких и песчаных почвах такие мероприятия снижают продуктивность пастбищ и, наряду с этим, способствуют развитию дефляционных процессов.
Основа коренного улучшения пастбищ заключается в том, что, используя ценные кормовые растения, способные хорошо произрастать в засушливых условиях, создают качественно новый травяной покров. Список наиболее пригодных видов растений широк: кострец безостый, типчак, волоснец ситниковый, прутняк, житняк узкоколосый и гребневидный, эспарцет песчаный, овес песчаный, люцерна желтая. В качестве культур в предварительных посевах используются: суданская трава, озимая рожь, яровой ячмень [163]. Для полупустынь Астраханского Заволжья, отмечает Аубекеров М.С., многолетние испытания выявили наиболее перспективные растения, пригодные для улучшения низкопродуктивных пастбищ. Ими являются: житняк сибирский и узкоколосый, терескен серый, волоснец ситниковый, прутняк. Также были изучены двухчленные смеси: житняк сибирский с прутняком, терескен серый с прутняком и терескен серый с житняком сибирским, которые были наиболее устойчивыми и продуктивными. Улучшение низкопродуктивных пастбищ с помощью посева трав, а также подсадкой полукустарников увеличивает их продуктивность в 2,5-3 раза. Окупаемость таких фитомелиоративных работ составляет три года [11]. Богдинская НИИАГЛОС, изучая возможности создания искусственных пастбищ на бурых почвах полупустыни, получила результаты по урожайности сеяного житняка и люцерны, которые в благоприятные годы составили соответственно 0,8-1,0 т/га и 3,0-4,5 т/га в сухом веществе. На светло-каштановых почвах, по данным ряда ученых (Зволинского В.П., Дроновой Т.Н. и др.), посевы в сухой степи люцерны с житняком дает возможность на второй год жизни растений получить до 2,6 т/га сена высокого качества. Посевы кострецово-житняковой смеси дали урожайность до 2,40 т/га сена. Для восстановления продуктивных качеств фитоценозов деградированных пастбищ Калмыкии, Дедовой Э.Б. разработаны технологии их коренного улучшения с применением на бурых легкосуглинистых солонцеватых почвах житняка пустынного, а на бурых супесчаных почвах – житняка сибирского, позволяющие получать соответственно 5,3…8,2 т/га и 4,7…6,9 т/га зеленой массы. Ученые университета штата Монтана США (годовая сумма осадков 325 мм) своими исследованиями подтверждают не только целесообразность, но и необходимость создания многокомпонентных агрофитоценозов для получения в зоне с недостаточным увлажнением качественных кормов. Их данные (средние за 4 года) по продуктивности различных смесей таковы: житняк и люцерна - 2,20 т/га, волоснец и люцерна – 2,8 т/га, при этом на естественных пастбищах урожайность составила 0,5-0,6 т/га. Посев трав, а также предваряющих их культур, при коренном улучшении пастбищ производят обычно ранней весной или осенью, однако возможен и подзимний подсев, черезрядным или широкорядным способом с обязательным прикатыванием.
Тип почв – решающий фактор для выбора способа основной обработки почвы под чистый пар. Глубокое рыхление на 0,25-0,27 м или обычная вспашка с почвоуглублением - для мелких солонцов. Глубокая мелиоративная вспашка на 0,35-0,40 м. – это способ основной обработки почвы на средних и глубоких солонцах. Глубокое на 0,25-0,27 м безотвальное рыхление или отвальная вспашка на эту же глубину необходимо применять на светло-каштановых почвах с долей солонцов до 10-15%, а также на зональных солонцеватых бурых почвах. Максимальное накопление и сохранение в почве атмосферной влаги, создание таких оптимальных свойств почвы, как водно-физические, агротехнические и биологические, вот основные задачи приемов агротехники в паровом поле. Культурные пастбища многолетних трав требуют постоянного ухода. Подкормка минеральными удобрениями, ранневесеннее боронование, одно- или двукратное рыхление междурядий широкорядных посевов, подкашивание сорных растений после уборки трав на сено, вот неполный список основных работ, необходимых при коренном улучшении. Система пастбище- и сенокосооборотов также предусматривает рациональное использование культурных многолетних пастбищ и сенокосов. Использование сеяных трав начинается с осени второго года жизни, когда применяется регулируемый выпас скота или же производится один укос с последующим выпасом на отаве. Если бы дифференцированные пастбищные нагрузки и пастбищеобороты имели широкое применение на практике или были закреплены законодательными актами, обязательными для исполнения, вопрос по улучшению и сохранению пастбищной растительности не был актуальным. Однако, когда в критических случаях деградационные процессы имеют уже необратимый характер, это требует проведение мелиоративных мероприятий. Современная наука и практика предлагают достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ. Теоретические исследования Т.А. Работнова, К.А. Куркина, Л.Г. Раменского, З.Ш. Шамсутдинова, Н.Т. Нечаевой, и других ученых заложили в эти технологии такие фундаментальные положения фитоценологии и экологии, как дифференциации экологических ниш, концепция неполночленности фитоценозов, учение об адаптивной стратегии растений [139; 137; 92; 127].
Рекультивация деградированных естественных пастбищ, расположенных в аридных зонах, по современным концепциям должна базироваться на использовании природной флоры (виды - мелиоранты), которая приспособлена эволюционно к существованию в таких условиях.
Мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных ценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки
Мониторинг – средство объективной оценки состояния природной среды - абиотической и биотической. Составляющие последней – растительный и животный мир - всегда реагируют адекватно на изменения параметров климата и погодные условия, затем изменяются качество почвы, гидрологический режим. Также большую роль в изменении биотической среды играет антропогенный фактор (распашка, выпас, палы, вторичное засоление и др.) [54]. Общие сведения по почвам исследуемых пастбищ нами были взяты из «Материалов комплексного агрохимического обследования почв Администрации МО «Село Соленое Займище», проведенного в 2008 году ФГУ Государственным центром агрохимической службы «Астраханский». По результатам данных обследований, пастбища располагаются в основном на светло-каштановых почвах, по механическому составу – тяжелые суглинки; имеют в основном очень низкую, низкую и среднюю обеспеченность гумусом. По обеспеченности легкогидролизуемым азотом пастбищные угодья характеризуются очень низкой степенью, средневзвешенное содержание составляет 36,7 мг/кг. Содержание подвижного фосфора в почвах пастбищ: средняя – 26,6%, повышенная – 32,1%, очень высокая – 21,6%. Средневзвешенное содержание фосфора - 43,5 мг/кг почвы. Обеспеченность почв пастбищ подвижным калием для травостоя в основном: повышенное (23,7%), высокое (33,8%) и очень высокое (30,3%). Средневзвешенное содержание – 526,8 мг/кг почвы. Реакция почвенной среды по всем исследуемым участкам в основном слабощелочная – 7,4.
Для характеристики морфологических, водно-физических и химических свойств почвы опытных участков проведена закладка и описание трех почвенных разрезов. Тип почв опытных участков был определен, как светло-каштановые слабосолонцеватые среднесуглинистые на карбонатных суглинках подстилаемых супесями. Важнейший компонент биоценозов - флора - является эффективным индикатором неблагоприятных (или оптимальных) условий. Флора - перечень видов растений конкретного географического района или административного образования. Ее роль в мониторинге - определяющая [54].
При проведении мониторинга пастбищных фитоценозов на протяжении шести лет был собран гербарий и определены виды растений, составляющие травяной покров. Определение видов проводилось с помощью справочного материала (Мех, 2000; Станков, Талиев, 1949) [108; 157]. Весь собранный материал представлен в таблице 7.
№ 1 Светло-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая на карбонатных суглинках подстилаемых супесями Эфемерово-полынно-злаковая, полынно-разнотравная Мятлик луковичный - Poa bulbosa (L.)Мортук восточный - Eremopyrum orientale (Gaertn)Мортук пшеничный - Eremopyrum triticeum (L.)Рогоглавник пряморогий - Ceratocephala testiculata (Crantz) Bess.Бурачок пустынный - Alyssum desertorum Stapf.Полынь белая - Artemisia Lercheana Web.Полынь австрийская - Artemisia austrica Jacg.Житняк пустынный - Agropyron desertorum (Fischer ex Link) Житняк гребенчатый - Agropyron pectiniforme Roem.Типчак - Festuca sulcata BeckКовыль Лессинга - Stipa lessingiana Trin. et Rupr Пиретрум (поповник) - Pyretrum achilleifoliym M.B.Рогач песчаный (эбелек) – Ceratocarpus arenarius L.Молочай волнистый - Euphorbia undulata M. Bieb SocCopSolSolSpSocCopSpSolSpSpSpSolSol
№ 2 Светло-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая на карбонатных суглинках подстилаемых супесями Полынно-эфемерово-злаковая, полынно-разнотравная Полынь белая - Artemisia Lercheana Web.Полынь черная - Artemisia pauciflora Web. Полынь австрийская- Artemisia austrica Jacg.Мятлик луковичный- Poa bulbosa (L.)Костер кровельный - Anisantha tectorum (L.) Мортук восточный- Eremopyrum orientale (Gaertn)Типчак - Festuca sulcata Beck Пиретрум (поповник) Pyretrum achilleifoliym M.B.Рогач песчаный– Ceratocarpus arenarius L. Горец птичий - Polygonum aviculareКлоповник мусорный - Lepidium ruderale L.Клоповник пронзеннолистный – L. perfoliatum L. Бурачек пустынный- Alyssum desertorum Stapf.Пырей ползучий - Agropyron repens L. SocCopSp CopSpSpSpSolSolSolSolSolSpCop
№ 3 Светло-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая на карбонатных суглинках подстилаемых супесями Эфемерово-полынная, эфемерово-полынно-злаковая, полынно-разнотравная Полынь черная - Artemisia pauciflora Web. Полынь белая - Artemisia Lercheana Web. Мятлик луковичный - Poa bulbosa (L.) Мортук пшеничный - Eremopyrum triticeum (L.) Рогоглавник серповидный - Ceratocephala falcata (L.) Pers. Пиретрум - Pyretrum achilleifoliym M.B. Рогач песчаный - Ceratocarpus arenarius L. Анабазис безлистный - Anabasis aphylla L. Клоповник мусорный - Lepidium ruderale L. Горец птичий - Polygonum aviculare Житняк пустынный - Agropyron desertorum (Fischer ex Link) Типчак - Festuca sulcata Beck SocCopCop SpSolSpSpSolSolSolSpSp
№ 4 Светло-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая на карбонатных суглинках подстилаемых супесями Эфемерово-полынная, эфемерово-полынно-злаковая, полынно-разнотравная Пиретрум - Pyretrum achilleifoliym M.B. Мятлик луковичный - Poa bulbosa (L.) Полынь белая - Artemisia Lercheana Web. Полынь черная - Artemisia pauciflora Web. Рогач песчаный - Ceratocarpus arenarius L. Мортук пшеничный - Eremopyrum triticeum (L.) Типчак - Festuca sulcata Beck Рогоглавник серповидный- Ceratocephala falcata (L.) Pers.Клоповник мусорный - Lepidium ruderale L. Анабазис безлистный - Anabasis aphylla L. Бурачек пустынный - Alyssum desertorum Stapf. Горец птичий - Polygonum aviculare Ковыль Лессинга- Stipa lessingiana Trin. et Rupr Пырей ползучий - Agropyron repens L. Cop Cop SocCopSolSolSolSolSolSolSolSolSolSol
«Soc» - массово, фоново; «Cop» - много, обильно; «Sp» - умеренно; «Sol» - единично; «Un» - единственный экземпляр.
Выделенные растительные ассоциации наполнены сравнительно бедным видовым составом: по 14 видов на каждом опытном участке, кроме участка № 3 (12 видов). По обилию, массово (Soc) и обильно (Cop) на всех участках присутствуют: мятлик луковичный, полынь белая и полынь черная. Обилие злаков – в основном единичное (Sol) и умеренное (Sp). Таким образом, вся растительность района, выбранная нами для исследования, антропоморфна, то есть несет следы глубокого воздействия пастбищного хозяйства.
Сезонные изменения растительного покрова обусловлены погодными сезонными явлениями, в результате чего в течение года пастбища имеют различный аспект [66]. Эти изменения можно наблюдать на пастбищах разных типов. В течение вегетационного периода травостой сильно изменяет свой внешний вид. Обуславливается это тем, что в составе растительных ассоциаций могут быть растения, достигающие своего полного развития в разное время вегетационного периода: весной, летом и осенью. Фаза развития отдельных видов растений, составляющих отдельную группировку, протекает неодновременно: одни выбрасывают соцветия, другие в это время цветут и т.д. Такие фенологические изменения, придающие временно, в определенные моменты, тот или иной внешний вид пастбищу, называются аспектами; последние ежегодно в течение годичного развития обычно изменяются несколько раз [45]. Смена ботанического состава опытных участков по сезонам года ярко выражена.
Ранневесенний феноаспект (конец февраля - середина марта): на пастбище в желтом фоне сухой травы появляется редкая зелень всходов мятлика луковичного, костра безостого, типчака и ковыля (рисунки 11,12). Рисунок 11 - Ранневесенний феноаспект (фото автора, 2006 г.)
Средневесенний аспект (середина марта - середина апреля): эфемеры набирают зеленую массу. Пиретрум тысячелистниковый разбавляет сочную зелень типчака и ковыля мягким фисташковым цветом (рисунки 13,14). Полыни, белая и черная, продолжая наращивать вегетативную массу на старых кустах и всходах, добавляют в общий цветовой фон темно- и серо- зеленые тона.
Анализ агроэнергетической и экономической эффективности приема рекультивации нарушенных земель
Чтобы доказать экономическую эффективность нового приема рекультивации, нами был проведен экономический и биоэнергетический анализ. Для анализа экономической эффективности нового приема рекультивации нами была рассчитана прибыль с одного гектара, которая могла быть получена от скошенного сена на опытных участках пастбищ в режимах выпаса и отдыха по годам использования (таблица 18, приложение К). В результате можно констатировать, что прибыльными оказались участки, находившиеся только в режиме отдыха: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) прибыль составила - в первый год - 954 руб/га (рентабельность – 41,2%), во второй год – 1346 руб/га (рентабельность – 54,0%) и в третий год – 17 руб/га (рентабельность – 0,8%); при повышенной нагрузке (0,73 гол/га) – только во второй год – 693 руб/га (рентабельность – 29,5%); при высокой нагрузке (0,88 гол/га) - только во второй год – 578 руб/га (рентабельность – 27,0%).
Таким образом, нами было определено, что два года - наиболее оптимальное время действия восстановительного режима для рекультивации деградированного пастбища. При этом если нагрузка на пастбище оптимальная, то достаточно будет и одного года изоляции. Данные выводы применимы только для пастбищ с животноводческой нагрузкой, не превышающей оптимальную более, чем на 75%.
Предлагаемый нами прием биологической рекультивации деградированных кормовых угодий – восстановительный режим их использования, отличается от традиционных способов биомелиорации отсутствием технического этапа и малозатратностью: нарушенное пастбище или часть его на год консервируется, т.е. исключается любое воздействие на растительный покров. Первый год «полного отдыха» идет самообсеменение; второй год травостой используют для выпаса поздней осенью (с ноября) и зимой или для сенокошения. Затраты при этом способе представляют собой только арендную плату за используемую землю. Главное достоинство предлагаемого приема рекультивации, с нашей точки зрения, заключается в простоте применения и малозатратности, что при современных мизерных инвестициях государства в сельскохозяйственное производство дает возможность применять его во всех крестьянских хозяйствах, использующих естественные пастбища под выпас.
Агроэнергетический метод оценки новых приемов и технологий в сельскохозяйственном производстве признан в мире как универсальный способ оценки потоков антропогенной энергии в агроэкосистемах. Он не заменяет, а дополняет и расширяет возможности экономического анализа [106]. На основании данных по продуктивности вариантов опыта (второго года, как экономически наиболее эффективного) и удельной энергоемкости фитомассы был определен агроэнергетический коэффициент (АК) эффективности технологии приема рекультивации деградированных кормовых угодий.
Отдых 1430 3,2 4,6 - 4, Показатели АК всех вариантов восстановленных фитоценозов превосходят АК естественных ценозов, используемые в режиме выпаса: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) - в 3,6 раза, при повышенной нагрузке (0,73 гол/га) – в 4,6 раза и при высокой нагрузке (0,88 гол/га) – в 5,8 раз. Пастбища без рекультивации (в режиме выпаса) при оптимальной и повышенной нагрузке также имеют агроэнергетический коэффициент выше единицы, т.к. нагрузка не критическая, и затраты энергии на получение фитомассы отсутствуют (природные). Однако если рекультивация ведет к восстановлению продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных пастбищных экосистем и бессрочному их использованию, то регулярная нагрузка со временем приведет к опустыниванию.
Приведенные расчеты убедительно свидетельствуют о целесообразности освоения и внедрения предлагаемого приема рекультивации нарушенных пастбищных земель аридной зоны Северного Прикаспия. В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы: 1. Сукцессионные процессы в пастбищных фитоценозах вызываются двумя группами факторов: внешними, совершающимися преимущественно под влиянием сезонных и разногодичных изменений, а также под влиянием выпаса, и внутренними, обусловленными жизнедеятельностью самой пастбищной растительности. 2. В отсутствие животноводческой нагрузки изменения в фитоценозе минимальные, как результат взаимного влияния растений в процессе жизнедеятельности. 3. При усилении животноводческой нагрузки отмечены следующие сукцессионные процессы: снижение биологической продуктивности пастбища: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) в 1,3 раза, при повышенной (0,73гол/га) - в 1,8 и при высокой (0,88гол/га) – в 3 раза, сокращение общего проективного покрытия травяного покрова на 10-15%, изменение видового соотношения, т.е. выпадение из общего объема злаков, сокращение доли эфемеров и разнотравья, увеличение доли полыни. 4. Увеличение нагрузки животных на 45 и 75% приводит через четыре года к разрастанию ядовитых видов, соответственно, в 2,5 и 4,5 раза; уменьшению обилия хорошо поедаемых видов. 5. Процесс самовосстановления естественного травостоя отмечен с первого года изоляции от выпаса (2009) в «восстановителях» на различных по нагрузке животных фитоценозах.
Похожие диссертации на Влияние приема биологической рекультивации на деградированные естественные пастбища в аридной зоне Северного Прикаспия
