Часть сельскохозяйственных угодий в Прикаспийской полупустыне составляет 14,2 млн га территорий, которая занята природными кормовыми угодьями. Многие годы эти угодья использовались не очень рационально, что способствовало серьезнейшему снижению, а местами и потере кормовой продуктивности угодий [1–3].
Деградация агроландшафта происходит, когда его растительность, почвы и другие ресурсы изменяются, отрицательно воздействуя на потенциал землепользования. Негативно воздействуют на агроландшафт перевыпас животных, общий сток с водосбора, которые вызывают ухудшение продуктивности и истощения земель с изменениями густоты стояния растений, биомассы и флористического состава, плодородия почвы [4–8]. В аридных и субаридных районах России состояние агроландшафтов характеризуется высокой степенью деградированности [9].
Обширные природные пастбища являются главной кормовой базой и материальной основой рентабельного (успешного) функционирования ведущих отраслей сельского хозяйства – овцеводства, мясного скотоводства, табунного коневодства, верблюдоводства, дающие ценные продукты народного потребления – мясо, шерсть, молоко, кожевенное сырье [10, 11]. Велико экологическое значение пастбищной растительности, которая являясь важнейшим компонентом биосферы, определяет не только кормовые возможности страны, но и качество экологической среды проживания населения [10–12].
Цель исследования: изучение полукустарничков пастбищных агрофитоценозов, обеспечивающих восстановление и повышение кормовой продуктивности нарушенных кормовых угодий в полупустынной зоне Прикаспия. Для восстановления продуктивности этих деградированных пастбищных земель используются кормовые полукустарники и полукустарнички. Главной задачей наших исследований являлось изучение эколого-биологических показателей аридных растений: терескен серый, прутняк простертый, камфоросма Лессинга, полынь белая, полынь черная в условиях полупустынной зоны российского Прикаспия.
Материалы и методы исследования
Опыты проводили в 2011–2017 гг. на территории опорного пункта Всероссийского научно-исследовательского института кормов в Яшкульском районе Республики Калмыкия. Климатические условия в период наших исследований отмечались дефицитом влаги в атмосфере и почве, а сам регион относится к зоне с резко континентальным климатом. Характерная черта летнего сезона – высокая жара и сухость воздуха, температура, достигающая +45 °С. Зимы, как правило, малоснежные. Годовое количество осадков не превышает в среднем 280 мм (рис. 1).
Физико-химические и морфологические свойства характеризуют почвы в районе исследований как бурые полупустынные, особенно суглинистые разновидности. Содержание гумуса в верхнем (0,00…0,10 м) слое почвы – 1,63 %, в корнеобитаемом (0,10…0,40 м) слое – 0,62…0,94 %. Количество аммиачного азота в плодородном горизонте 35 мг/кг, нитратного азота – 8,2 мг/кг. Обменного калия в верхнем горизонте до 430…740 мг/кг. По подвижному фосфору пахотный горизонт (0,00…0,10 м) отмечали достаточным наличием – 32,5 мг/кг, в горизонте 0,10…0,30 м – небольшое, а в 0,30…0,50 м нестандартное – 14…15 мг/кг почвы.
Рис. 1. Климадиаграмма района проведения исследований (Калмыцкий стационар, метеостанция Яшкуль)
Схема опыта включала посев различных видов кормовых полукустарничков с оптимальной нормой высева семян, определяющих густоту их стояния и величину урожая кормовой массы:
1. Krascheninnikovia ceratoides – 6 кг/га. 2. Bassia prostrata, особи которого являются солонцовым экотипом – 4 кг/га, Bassia prostrata, особи которого являются песчаным экотипом – 4 кг/га, Bassia prostrata, особи которого являются каменистым экотипом – 4 кг/га. 3. Camphorosma lessingii – 4,5 кг/га, 4. Artemisia pauciflora – 0,6 кг/га, A. lerchiana – 0,6 кг/га, A. diffusa – 0,6 кг/га. Осенняя основная обработка почвы на глубину 0,20…0,22 м с одновременным боронованием. В опытах делянки площадью 20*20 м, расположенность регулярная. Посев проводился в оптимальные сроки – в начале зимы (декабрь). Семена заделывали на глубину – 6…12 мм.
Результаты исследования и их обсуждение
Изучаемые кормовые полукустарники: терескен серый (Krascheninnikovia ceratoides (L.) Gueldenst.), полукустарнички: прутняк простертый (Bassia prostrata (L.) A.J. Scott.), камфоросма Лессинга (Camphorosma lessingii Litv.), полынь белая (Artemisia lerchiana Web.), полынь черная (A. pauciflora Web.) являются экологически приспособленными растениями в условиях резко континентального климата российской Прикаспийской полупустыни, которая подвержена высоким перепадам зимних и летних температур. Биологические особенности каждого вида и жизненной формы растений влияют на сроки наступления и длительность прохождения этапов органогенеза, но вместе с тем в разных регионах, которые отличаются по климатическим и почвенным условиям, многое зависит от сезонной погоды. В наших опытах наблюдения за фенологией исследованных растений было отмечено, что при предзимнем севе (ноябрь) терескен начинает прорастать в середине апреля. Период бутонизации проходил с середины июля, фаза цветения отмечалась в первой декаде сентября. Плоды начинали формироваться к концу августа и в начале сентября. Массовое плодоношение наступает во второй декаде октября. На второй и последующие годы разница в наступлении фаз у терескена в зависимости от ареала происхождения отличалась на 6–12 дней. В первый год вегетации принесли плоды и дали небольшой урожай семян 19 % особей. Периоды между фазами в зависимости от климатических условий в годы проведения наших наблюдений также от ареала происхождения растений составляют по годам 5…10 суток. В среднем продолжительность периода вегетации в зависимости от возраста особей 209…220 дней. Терескен рос довольно интенсивно в первый год своей жизни. Наиболее быстрый рост был в третьей декаде июля. Наиболее быстрый рост терескена мы наблюдали у растений из Астраханской области (Лиманский район), в среднем за 7 лет – 0,62 м, а на 7-м году вегетации достиг 0,84 м (табл. 1). Практически все образцы терескена показывали менее интенсивные темпы роста в течение первых трех лет жизни. Затем темпы роста образцов увеличивались в 1,5 раза. Это свидетельствует, что терескен в культуре является очень интенсивно растущим полукустарником.
Развитие и рост корневых систем. При раскопке для наблюдения за ростом и развитием корневых систем выбирались наиболее типичные для популяции терескена образцы.
При этом соотношение высоты растения и глубины проникновения корневой системы составляло 1:3. На четвертый год жизни корневая система терескена достигала глубины 2,31 м (рис. 2). Корневая система терескена серого к концу первого года вегетации достигала глубины 0,95…1,05 м, а к возрасту 4 лет – проникала на 2,30…2,40 м. Необходимо отметить, что корни терескена к четвертому году жизни состояли из трех ярусов: первый верхний ярус находился в пахотном слое (0,15…0,25 м), потребляя влагу атмосферных осадков; второй ярус – в слое 0,35…0,45 м; третий ярус в слое 0,80…1,20 м – в нижнем суглинистом (местами супесчаном) уплотненном слое, где наблюдалось обилие длинных, тонких корней с всасывающими корешками.
Нами во время исследований, которые проводились в наиболее аридной зоне Северо-Западного Прикаспия, отмечены многие положительные эколого-биологические свойства кормовых полукустарника и полукустарничков (таблица).
Krascheninnikovia latens J.F. Gmel. на ряду с различными засухоустойчивыми полукустарниками проявляет очень низкую полевую всхожесть посевного материала (35…41 %), при этом приживаемость культур составляет 81…92 %, рост в высоту растений до 0,52…0,61 м, плотность растений в среднем составляет 9,1…15,2 тыс. шт/га, корнивая система достигает в глубину 2,31…2,43 м, при этом питательность корма составляет 0,64…0,67 корм. ед. или 8,6…9,2 МДж ОЭ в кг сухого вещества (далее – СВ) и очень существенной урожайностью (960 корм. ед., или 12,8 ГДж ОЭ с гектара). Терескен обыкновенный в сравнении с другими полукустарничками – более раннеспелый, что вызывает значительно высокое содержание в кормовой продукции сырого жира (10…11 % от СВ), при достаточном количестве семян данной культуры. Благодаря этому свойству стало возможным использование данного вида кормовой продукции как одного из лучших нажировочного метода для животных. В сравнении с другими изучаемыми растениями, терескен содержит высокое количество клетчатки в связи образованием у этого растения большого числа генеративных ответвлений.
Bassia prostrata (L.) A.J. Scott. показал полевую всхожесть семян на уровне 46…52 %, выживаемость растений – 84…94 %. Необходимо отметить быстрые темпы отрастания (высота на уровне 0,44…0,51 м), плотность травостоя составила 15,1…19,7 тыс. растений/га, глубина проникновения корней достигала 2,15…2,22 м, при средней питательности корма (0,61…0,71 корм. ед/кг СВ) и энергонасыщенность (8,4…9,4 МДж ОЭ в кг СВ), отмечается высокой урожайностью (991 корм ед., или 13,2 ГДж ОЭ с га). Кормовая продукция данного аридного растения содержит значительное количество сырого протеина 12,1…14,4 %.
Рис. 2. Корневая система кормовых полукустарника: 1 – терескен серый и полукустарничков; 2 – прутняк простертый; 3 – камфоросма Лессинга
Эколого-биологические показатели аридных кормовых растений, среднее за 2011–2017 гг.
|
Показатели |
Ед. измерения |
Терескен серый |
Прутняк простертый |
Камфоросма Лессинга |
Полынь белая |
|
Полевая всхожесть семян |
% |
36…42 |
46…52 |
40…45 |
50…58 |
|
Приживаемость |
% |
82…91 |
84…94 |
69…95 |
87…92 |
|
Рост особей |
м |
0,51…0,62 |
0,44…0,51 |
0,30…0,33 |
0,31…0,50 |
|
Густота |
тыс. особей/га |
9,2…15,1 |
15,1…19,7 |
15,1…18,2 |
28,1…35,2 |
|
Проникновения корневой системы |
м |
2,32…2,42 |
2,16…2,21 |
1,91…2,10 |
1,12…1,31 |
|
Вегетационный период |
сутки |
209…213 |
207…214 |
213…224 |
226…235 |
|
Содержание в корме: |
|||||
|
Сырой протеин |
% |
9,8 |
12,1…14,4 |
13,4 |
10,9…12,1 |
|
Сырой жир |
% |
11,1…12,1 |
1,20…3,16 |
5,81 |
6,3…9,2 |
|
Сырая клетчатка |
% |
35,1…36,7 |
26,9…31,8 |
32,7 |
24,7…28,7 |
|
Питательность 1 кг СВ |
Корм. ед. |
0,65…0,68 |
0,62…0,72 |
0,62 |
0,75…0,87 |
|
МДж |
8,7…9,1 |
8,5…9,3 |
8,5 |
9,5…10,3 |
|
|
Продуктивность 1 га |
Ц СВ |
14,3 |
14,7 |
12,8 |
3,3 |
|
Корм. ед. |
971 |
992 |
791 |
282 |
|
|
ОЭ, ГДж |
13,1 |
13,1 |
11,2 |
3,3 |
Camphorosma lessingii Litv. отмечается не очень высокой полевой всхожестью семян (41–44 %), при этом выживаемость полукустарничков составляет (68–94 %), незначительный рост в высоту надземной части (высота достигает 0,31–0,34 м), густота растений составляет (15,2–18,3 тыс. шт./га), корневая система проникает в глубь почвы на 2,00 м за 4-е года, питательность корма существенно ниже по сравнению с другими полукустарниками (0,62 корм. ед., или 8,5 МДж ОЭ в кг СВ) и урожайность составляет (792 корм. ед., или 11,2 ГДж ОЭ с га). Процент сухого вещества у данного полукустарничка достигает 13,3 %.
Artemisia lerchiana Web. в сравнении с остальными изучаемыми засухоустойчивыми растениями отмечается очень высокой полевой всхожестью семенного материала (51–59 %) и густотой растений на ед. площади (28,2–35,3 тыс. экз/га), при этом высотой растений, которые достигают (0,32–0,51 м), высокой приживаемостью экземпляров (88–93 %), относительно других полукустарников, корни проникают не столь глубоко в почву (до 1,13–1,32 м), кормовая питательность продукции (0,82 корм. ед. в кг СВ) и энергонасыщенность составляет (10,0 МДж в 1 кг СВ), но при этом относительно низкая продуктивность (283 корм. ед., или 3,5 ГДж ОЭ). При этом содержание питательных веществ полыни незначительно меньше, чем у других аридных кормовых пастбищных полукустарников, в осенне-зимний период при пастьбе овец являются основным питательным кормом.
Кормовые полукустарнички имеют довольно существенное различие по срокам вегетации растений. Эти различия используются при создании многолетних пастбищно-мелиоративных агрофитоценозов с различными сроками использования. Весной и летом необходимо использовать следующие виды растений: полукустарник терескен серый, полукустарнички прутняк простертый и камфоросму Лессинга, а осенью и зимой – полынь белую и полынь черную. Благодаря этому можно наладить зеленый кормовой конвейер для скота в следующие периоды года: первый период весна – лето, второй период осень – зима. Установлено, что корни кормовых полукустарничков очень глубоко проникают в почву, что позволяет растениям извлекать запас продуктивной влаги из B, C горизонтов.
Технология конструирования улучшенных пастбищных угодий с посевом терескена серого (Krascheninnikovia ceratoides (L.) Gueldenst.), прутняка простертого (Bassia prostrata (L.) A.J. Scott.), камфоросмой Лессинга (Camphorosma lessingii Litv.) и совместного сева с полынью белой (Artemisia lerchiana Web.) и полынью черной (A. pauciflora Web.) на деградированных пастбищных угодьях позволяет получать урожай 1710–1815 руб/га, при продуктивности 715–1210 корм. ед/га и понесенные затраты окупались на второй год после посева, при этом себестоимость 100 корм. ед. (185–210 руб.) снижается от 1,5 до 2,0 раз, чем цена на зернофураж по региону.
Заключение
С целью получения достаточного количества урожая кормов с нарушенных сельскохозяйственных угодий в резко континентальных условиях Северо-Западного Прикаспия имеется хозяйственная необходимость в использовании способов экологической реставрации с применением следующих растений: полукустарника терескена серого и полукустарничков прутняка распростертого, камфоросмы Лессинга, видов полыней. Для изучаемых полукустарников характерны следующие свойства: стремительное увеличение количества растений на единице посевной площади, ранне-весенняя вегетация, которая стабильно продолжается в течение сезона. Изучаемые аридные растения очень хорошо переносят засушливые летние месяцы за счет корневой системы, которая проникает на значительные глубины почвы. На посевах полукустарников и полукустарничков получают высокие урожаи питательных кормов. Указанные характеристики способствуют получению продукции в течение весенне-летнего и осенне-зимнего периодов для пастбищных животных.