CC BY
45
УДК 633.39
Кормовая ценность и фитомелиоративная эффективность пырея солончакового и амаранта метельчатого в условиях засоленных почв Калмыкии
М.П. Чапланова, Т.Н.Манджиева
Калмыцкий филиал ВНИИГиМРоссельхозакадемии
Аннотация. В статье рассмотрены возможности повышения продуктивности кормовых угодий с помощью выращивания смешанных посевов нетрадиционных кормовых культур (пырея солончакового и амаранта метельчатого) фитомелиоративного действия в богарных и орошаемых условиях засоленных бурых полупустынных и светло-каштановых почв Калмыкии.
Summary. Possibilities of productivity increase for foraging sites by means of mixed sowing of non-traditional fodder crops (wheat grass and scarlet amaranth) having phyto- and meliorative efficiency in dryland and irrigated conditions of salt brown semi-desert and light-brown soils of Kalmykia are considered in the article.
Ключевые слова: корма, сенаж, полеводство, нетрадиционные культуры, пырей солончаковый, амарант метельчатый, смешанные посевы, засоление почвы, повышение плодородия, фитомелиорация.
Key words: fodders, silage, crop farming, non-traditional cultures, wheat grass, scarlet amaranth, mixed sowing, salting of soil, fertility increase, phytomelioration.
Флористический состав пастбищных угодий природных зон Калмыкии по причине невысокого плодородия почв представлен бедными по содержанию углеводов и белка полынными, солянково-полынными, злаково-полынными, эфемероидными фитоценозами. Аридный климат, в частности, жаркий летний период ©ж>зд>10ос=3250...3600) с малым количеством атмосферной влаги (за период IV-IX 190...220 мм) не позволяет растениям в вегетационный период давать максимально возможные урожаи (урожайность зеленой массы пастбищных агроценозов не превышает 4.6 т/га, сена - 0,5. 1,5 т/га).
Наметившийся рост поголовья скота в последнем десятилетии в 3-3,5 раза отразился на увеличении территории пастбищ. Превышение емкости пастбищ в 2.3 раза привело здесь к резкому ухудшению травостоя, замене коренных (аборигенных) природных типов растительности эфемерами несъедобными для скота, сбитости угодий [11].
Страховой запас кормов в Республике Калмыкия должен составлять 273 тыс.т кормовых единиц. Кроме естественных кормовых угодий, он пополняется, в основном, при полевом кормопроизводстве при возделывании традиционных культур, урожайность которых лимитируется дефицитом атмосферной и почвенной влаги, а также низким содержанием органических (1.2 %) и минеральных веществ в почве и высоким содержанием легкорастворимых солей (сумма солей 0,6...2,0 %). Поэтому полная реализация почвенноклиматических ресурсов и генетического потенциала растений возможна в основном при орошении и оптимизации пищевого режима [10].
Однако, это не единственный способ интенсификации кормопроизводства и оптимизации почвенного плодородия. Интродукция, отбор и подбор ценных видов нетрадиционных кормовых растений, обладающих высокой продуктивностью и хорошей поедаемостью всеми видами скота за счет использования генетического потенциала растений, позволяет значительно расширить ассортимент кормовых культур, предназначенных на силос, зеленый корм, сено, травяную муку [5, 12].
Основную часть земельного фонда республики Калмыкия (76,6 % пашни - 2163,72 тыс. га) составляют солонцеватые каштановые и бурые полупустынные почвы и их комплексы. Эти почвы содержат соли в количестве, при котором продуктивность земель снижается на 25 % и более, что негативно сказывается как на продуктивности естественных пастбищ, так и сеяных агроценозов, так как является причиной дефицита белка (до 20.25 %) в кормах. Проблема малой продуктивности засоленных почв не ограничивается Калмыцким регионом, она с каждым годом приобретает более широкий масштаб. Солонцеватые светлокаштановые и бурые полупустынные почвы занимают около 20.30 % общей площади Астраханской области, юга Оренбургской области, севера и центральной части Казахстана. Следовательно, совершенно очевидна необходимость фитомелиорации подобных угодий [1, 13, 16].
Условия резко континентального климата Калмыкии предъявляют жесткие требования по засухо- и солеустойчивости, а также стабильной продуктивности культур в экстремальных условиях. В то же время интродуцированные виды должны совмещать как биологическую, так и агрономическую солеустойчивость, адаптироваться к экстремальным почвенным условиям, повышать плодородие почв (то есть быть фитомелиоративными), обладать кормовой ценностью и быть урожайными. Таким требованиям удовлетворяет не один десяток фитомелиорантов из дикой и культурной флоры Калмыкии. Но далеко не все растения имеют высокую питательную ценность для кормопроизводства из-за содержания в своих тканях до 40.50 % зольных веществ [2, 6].
Существуют исследования, которые подтверждают фитомелиоративное действие и высокую продуктивность в условиях аридной зоны пырея солончакового. Однокомпонентные посевы пырея солончакового на богаре в научно-исследовательских и агропроизводственных работах при залужении малопродуктивной пашни в Калмыкии появились еще с 2000 года В течение 10 лет посевы пырея занимали площадь не более 0,3...3,5 тыс. га с урожайностью сена 3.4 т/га. Исследованиями КФ ВНИИГиМ (2004-2010 гг.) установлено, что возделывание пырея солончакового в 1-й год жизни, из-за медленного процесса укоренения на засоленной почве растений, неприбыльно, и энергия, полученная с урожаем, не покрывает затраченную, о чем говорит коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) < 1. Во второй и третий годы жизни рост урожая за счет раннего начала вегетации (февраль-март), использования весенних запасов почвенной влаги и большего количества укосов отражается на увеличении КЭЭ до 1,15.1,45 [3, 7, 9, 14, 15].
Следовательно, в первый год был необходим подсев компонентов, способных в первый год жизни повышать продуктивность пырейного агрофитоценоза. Однако, злаковые травы (в том числе пырей солончаковый) в своем составе содержат больше углеводов и бедны протеином. Несбалансированность рационов по энергетической и протеиновой питательности приводит к значительному (на 25.30 %) перерасходу кормов, что увеличивает расход зернофуража.
Поэтому существует необходимость добавления в однокомпонентные пырейные посевы других видов растений с высоким содержанием протеина. В практике земледелия многих стран мира широко применяются смешанные посевы бобовых (как традиционный источник высокобелкового корма) и злаковых растений. Но бобовые культуры чувствительны к засухе и высокому содержанию солей в почве. Поэтому внедрение в многокомпонентные агрофитоценозы солеустойчивой культуры с высоким содержанием в растительных тканях протеиновой составляющей решит не только проблему интенсификации кормопроизводства, но и освоения засоленных земель аридной зоны Калмыкии.
Одной из перспективных солеустойчивых культур для возделывания в условиях светло-каштановых и бурых полупустынных почв Калмыкии является амарант. Однако внедрение этой культуры в производство сдерживается отсутствием агропроизводственного опыта и технологии возделывания в смешанных посевах на территории республики. Обеспеченность кормовой единицы амаранта переваримым протеином достигает 142. 178 г., что близко к содержанию в бобовых культурах. По этому показателю амарант превосходит кукурузу и сорго, соответственно в 1,5.2 раза [4, 8, 17].
Разработка принципов и параметров создания управления таким агрофитоценозом сложна, поэтому для его адаптации, а также оценки кормовой ценности и фитомелиоративной эффективности нетрадиционных кормовых культур-фитомелиорантов пырея солончакового и амаранта метельчатого в условиях деградированных засоленных светло-каштановых и бурых полупустынных почв Калмыкии проводились научные исследования.
Методика
В 2009-2012 гг. проводились исследования по разработке элементов технологии возделывания амаранта метельчатого и пырея солончакового в условиях засоленных светло-каштановых (на опытных полях КФ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, в г. Элиста) и бурых полупустынных почвах (в СПК Племзаводе «Первомайский», п. Адык Черноземельского района Калмыкии) (табл. 1).
Плотность сложения метрового слоя светло-каштановой среднесуглинистой почвы 1,53 т/м3, бурой полупустынной легкосуглинистой 1,48 т/м3, наименьшая влагоемкость в слое 0,5 м 19,76 % и 16,03 % от массы сухой почвы соответственно. Реакция почвенного раствора щелочная (рН = 8,0...8,5). Емкость поглощения в слое 0-0,4 м 15,5.27,6 мг-экв./100 г почвы. Содержание натрия 17.29 % от емкости поглощения, содержание солей 0,4. 1,1 % к массе почвы. Обеспеченность нитратным и аммонийным азотом, подвижным фосфором - низкая, обменным калием - высокая. Метеоусловия вегетационного сезона различались по годам, 2010 год был самым засушливым, количество осадков за период ГУ-УГ не превышало 78 мм, 2012 год - наиболее влажный, что существенно отразилось на урожайности посевов в богарных условиях.
Схема опыта включала 4 варианта совместных посевов амаранта метельчатого и пырея солончакового при орошении: на бурых полупустынных почвах с засолением 1) 0,9. 1,1 %, 2) 0,4...0,8 % и на светлокаштановых почвах при засолении 3) 0,9. 1,1 %, 4) 0,4.0,8 %. Предполивной порог влажности поддерживался на уровне 60.65 % НВ.
Таблица 1. Экологическая характеристика амаранта метельчатого
Отношение к Отношение к эко-
Экологическая группа экологическим Экологическая группа логическим фак-
факторам среды торам среды оби-
обитания тания
1 2 1 2
Жизненная форма По времени зацветания и Летний,
(по Г ордеевой Т.К., Ларину И.В.) Однолетник продолжительность цвете- Долгоцветущий,
ния (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Среднепозднее- спелый
Экологический тип Мезофит
(по И.М. Культиасову С3, и по По типу фотосинтеза С4
Гордеевой Т.К., Ларину И.В.)
По морфологическим Криптофит По ритму сезонного разви- коротковегети-
признакам (по Шенникову А.П.) тия (по Гордеевой Т.К., Ла-
рину И.В.) По преобладающему спосо- рующий
По отношению к УГВ Фреатофит бу возобновления Семенной
(по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.)
По отношению к свету Г елиофит По способу перезимовыва- уборка осенью,
(по Визнеру) ния (по Раункиеру) не зимует
По фитоценотическому типу (по Гордеевой Т.К., Ларину И.В.) Пустынно- степной степень адаптации к природным условиям Высокая жаро- и засухо-устойчи- вость
Сочетая в агрофитоценозе два компонента: пырей солончаковый и амарант метельчатый, необходимо иметь в виду, что амарант - однолетнее растение и требует затраты на ежегодный посев. Пырей солончаковый слабо развивается только в 1-й год жизни, после прохождения стадии яровизации он начинает интенсивно куститься, увеличивая количество стеблей в кусте ко 2-му году жизни в 4-5 раз. Урожайность пырей-ного агрофитоценоза ко 2-му году повышается. Поэтому в совместных посевах целесообразно увеличивать расстояние в междурядьях, уменьшая норму высева растений амаранта ко 2-му году жизни, тем самым снижая затраты на посевные мероприятия.
Посев амаранта и пырея в 1-й год жизни осуществлялся в Г декаду апреля рядовым способом, при ширине междурядий 0,15 м (2 ряда амаранта с нормой посева 0,9 кг/га, и 4 ряда пырея - 20 кг/га). Надземную массу амаранта убирали в фазу выметывания, делая срез выше второго яруса листьев. Во 2-й год жизни амарант подсевали в пырейный агрофитоценоз широкорядным способом с междурядьями 0,6 м. Пырейно-амарантовую надземную массу скашивали в фазу колошения у пырея и выметывания у амаранта. Агротехника возделывания пырея и амаранта на зеленую массу с учетом действующих зональных рекомендаций включала в начальные фазы вегетации приемы по удалению сорной растительности. Учетная площадь делянок составляла 200 м2.
Результаты и их обсуждение
В опыте интенсивность развития продукционного процесса растений смешанных пырейно-амарантовых посевов была обратнопропорциональной увеличению степени засоления почвы. Получены статистически достоверные данные по урожайности, как амаранта, так и его смеси с пыреем солончаковым (табл. 2 и 3).
Таблица 2. Урожайность зеленой массы (т/га) и биометрические данные амаранта метельчатого в 1-й год возделывания в зависимости от почвенных условий (в среднем за 2009...2012 гг.)
Вариант опыта Урожайность зеленой массы, т/га Высота растений, м Диаметр стеблей, мм Количество боковых ветвей, шт.
Бурые полупустынные почвы засоление 0,9 . 1,1 % 17,5 0,23 8-11 4-6
Бурые полупустынные 0,4.0,8 % 32,7 0,58 10-15 8-10
Светло-каштановые почвы, засо- 20,1 0,47 10-13 4-6
ление 0,9 . 1,1 %
Светло-каштановые почвы 36,5 0,73 14-18 8-10
засоление 0,4..0,8 %
НСР05 1,01 0,46 0,72 0,46
Таблица 3. Урожайность пырейно-амарантовой надземной массы по годам исследований
Вариант опыта
Г оды исследований
2010 г.
т/га
Кормовые
единицы
2011 г.
т/га
Кормовые
единицы
Бурые полупустынные почвы засоление 0,9.1,1 % Бурые полупустынные
0,4.0,8 %
Светло-каштановые почвы, засоление 0,9.1,1 %
Светло-каштановые почвы засоление 0,4..0,8 %
НСР05
49,92 28,8 60,71 30,1
75,03 33,6 86,50 35,5
51,52 30,0 62,31 32,7
77,95 34,1 88,74 36,4
0,49 0,31
В начале вегетации амарант очень требователен к водному режиму почвы, поскольку засоление оказывает отрицательное влияние на поступление воды в сухие семена и снижает степень обводненности их тканей. Вследствие этого интенсивность набухания и прорастание сухих семян в условиях засоления сильно подавляется. При недостаточной влагообеспеченности период всходов у этой культуры затягивается, растения растут медленно, а отставание в росте и наборе надземной массы невозможно исправить улучшением водного режима в дальнейшем периоде вегетации. Растения в засушливом году (2010) формировали небольшую биомассу, при этом высота их варьировала от 0,25 до 0,40 м, в 2011-2012 гг. более благоприятном по метеоусловиям - от 0,60 до 0,85 м.
Недостаток воды в условиях равной засоленности приводит к быстрому прохождению виргинильно-го периода (от прорастания семян до образования генеративных органов). Результаты опытов показывают, что засоление оказывает значительное влияние на урожайность амаранта в обоих изучаемых природных зонах. Негативное влияние солей сказалось в недоборе 14,2 т/га зеленой массы.
Исследования качества надземной массы амаранта говорят о том, что белок амаранта имеет высокое содержание незаменимых аминокислот. В 1 кг сухого вещества вегетативной массы содержится лизина 7,17,15 г, а у кукурузы - 2,8 г, то есть в 2,4 раза меньше. По аминокислотной сбалансированности белок листьев амаранта близок к идеальному для свиней. Каротин, рибофлавин, фолиевая кислота, входящие в состав амаранта регулируют белковый обмен. Это целебное растение богато бетаином, лизином, витаминами С и В2, усиливающим аппетит, стимулирующим выработку соляной кислоты в желудке и очищающим его. Вещества, содержащиеся в амаранте, обладают способностью повышать иммунитет, что имеет огромное значение для профилактики и лечения многих заболеваний [8].
В то же время содержание солей в почве отрицательно сказывается на накоплении сырого протеина в тканях растений (табл. 4).
Таблица 4. Качество надземной массы пырейно-амарантового агрофитоценоза на 2-й год возделывания
Содержание в а.с.в. корма, %
Вариант опыта сырого протеина сырой клет- чатки сырой золы сырого жира кальция, г/кг фосфора, г/кг
Бурые полупустынные
почвы, засоление 0,9. 1,1 % Бурые полупустынные 12,3 17,59 5,21 2,44 2,1 0,28
почвы, засоление 0,4.0,8 % Светло-каштановые 15,1 12,77 6,43 1,54 2,7 0,32
почвы, засоление 0,9.1,1 % Светло-каштановые 13,6 19,28 5,36 1,81 2,2 0,26
почвы, (орошение) засоление 0,4..0,8 % 17,7 13,43 6,58 1,43 2,7 0,35
В годы исследований было определено количество корневой массы, оставляемой смешанным пы-рейно-амарантовым агрофитоценозом в почве. Выяснено, что ко 2-му году возделывания культур-фитомелиорантов в почве накапливается на бурых полупустынных почвах до 1,02.2,85 т/га корневых остатков, на светло-каштановых до 1,23.3,06 т/га (табл. 5).
Таблица 5. Накопление пожнивно-корневых остатков пырейно-амарантовым агрофитоценозом в слое
0-0,4 м почвы на 2-й год возделывания
Вариант опыта Годы проведения исследований
2010 2011 2012
Бурые полупустынные почвы, засоление 0,9. 1,1 % 1,02 1,78 1,75
Бурые полупустынные почвы 0,4.0,8 % 2,54 2,63 2,85
Светло-каштановые почвы, засоление 0,9 .1,1 % 1,23 1,44 2,16
Светло-каштановые почвы, 2,70 2,95 3,06
засоление 0,4..0,8 %
НСР05 0,36
Выводы:
1. В условиях снижения кормовой продуктивности засоленных светло-каштановых и бурых полупустынных почв для повышения эффективности кормопроизводства и сбалансированности кормов в экстремальных климатических условиях аридной зоны целесообразным является подбор и интродукция нетрадиционных кормовых культур-фитомелиорантов и выращивание их в смешанных посевах.
2. Имеется положительный научный опыт по возделыванию в условиях засоленных почв чистых посевов пырея солончакового и амаранта метельчатого.
3. Для увеличения кормоемкости агроландшафта целесообразно в 1-й год жизни в пырейный агрофитоценоз подсевать амарант.
4. В 1-й год возделывания в орошаемых условиях при засолении 0,4.0,8 % на светло-каштановых почвах возможно получать урожайность амарантовой зеленой массы на уровне 36,5 т/га, при засолении 0,9. 1,1 % 20,1 т/га; в зоне бурых полупустынных почв с засолением 0,4.0,8 % - 32,7 т/га, при содержание солей в слое почвы 0-0,5 м 0,9.1,1 % - 17,5 т/га.
5. Во 2-й год возделывания максимальное использование генетических ресурсов нетрадиционных кормовых культур пырея солончакового и амаранта метельчатого позволяет получать урожайность зеленой массы смешанного агрофитоценоза в орошаемых условиях при засолении: 0,4.0,8 % на светло-каштановых почвах на уровне 83,4 т/га, при 0,9. 1,1 % - 56,9 т/га; в зоне бурых полупустынных почв при засолении 0,4. 0,8 % - 80,8 т/га, при 0,9. 1,1 % - 55,3 т/га.
6. Агромелиоративная роль пырейно-амарантового агрофитоценоза по освоению засоленных (солонцеватых) почв выражается в том, что ко 2-му году совместного произрастания трав в слое почвы 0-0,4 м в условиях бурых полупустынных почв накапливается 1,52.2,67 т/га пожнивно-корневых остатков, на 1,61.2,90 т/га, что говорит о фитомелиоративной эффективности смешанных посевов.
6. Четырехлетние исследования позволяют сделать вывод о том, что совместное возделывание пырея и амаранта в условиях малопродуктивной засоленной пашни позволяет получать с 1 га при орошении на почвах с засолением слоя 0-0,5 м 0,4...0,8 % - 34,6.35,3; а в условиях засоления на уровне 0,9. 1,1 % 29,5 .31,2 кормовых единиц.
Литература
1. Адьяев С.Б., Дедова Э.Б., Сазанов М.А. Перспективы развития комплексных мелиораций в Республике Калмыкия // Плодородие. 2007, № 6 (39). С. 18-20.
2. Дедова Э.Б., Шматкин В.Ф., Ковриго С.И. Адаптивный комплекс мероприятий по предупреждению засоления орошаемых агроландшафтов полупустынной и пустынной зон Калмыкии // Мелиорация и окружающая среда. М., 2004, Т. 2. С. 11-15.
3. Дедова Э.Б., Манджиева А.Н. Использование нетрадиционных культур в качестве фитомелиорантов // Матер. 1-й регион. конф. молодых ученых «Новые и редкие растения Северного Кавказа». Часть II. Владикавказ. 2003. С. 54-56.
4. Дубенок, Н.Н., Бородычева Е И., Шульц И.А. Агротехника возделывания амаранта багряного на семена в Нижнем Поволжье // Плодородие, 2008 (а). № 1.
5. Кшникаткина А.Н., Гущина В.А., Галиуллин А.А. и др. Нетрадиционные кормовые культуры: уч. пособие. Пенза: РИО ПГСХА, 2005. 240 с.
6. Лачко О.А. Фитомелиорация пастбищ и открытых песков в Калмыкии // Социальноэкономические преобразования в Прикаспийском регионе: поиск оптимальной модели устойчивого развития: матер. междунар. науч.-практ. конф. Элиста. 2002. С. 26-29.
7. Мансуров Н.М. Режим орошения и фитомелиорирующая роль пырея удлиненного на луговокаштановых засоленных почвах Республики Дагестан: дисс. . к. с.-х. н. Саратов, 2011. 131 с.
8. Мирошниченко Л.А. Выращивание зеленой массы амаранта на кормовые цели [Электронный ресурс] // Технология возделывания ООО «Русская Олива». Электронная статья (100 кБ). Режим доступа: http://www.rusoliva.ru.
9. Настинова Г.Э. Адаптивность и продуктивность аридных агроэкосистем: на примере Калмыкии: дисс. . д. г. н. Москва, 2000. 276 с.
10. Оконов М.М. Проблемы и перспективы развития полевого кормопроизводства в Калмыкии // Актуальные проблемы сельскохозяйственного производства. Матер. научной конференции, посвященной 85-летию аграрной науки Калмыкии. Элиста: КалмНИИСХ, 2010. С. 97-99.
11. Сангаджиева С.А. Экологическая оптимизация использования пастбищ в регионе Черных земель (на примере Калмыкии): автореф. дисс. . к.с.-х. н. Уфа, 2009. 3 с.
12. Симанскова Н.В. Пырей бескорневищный - фитомелиорант для восстановления деградированных пастбищ Прикаспия // Актуальные проблемы сельскохозяйственного производства. Матер. научной конференции, посвященной 85-летию аграрной науки Калмыкии. Элиста: КалмНИИСХ, 2010. С. 132-134.
13. Шматкин В.Ф. Теория и практика мелиорации земель Калмыкии. М.: ВНИИГиМ, Труды ВНИИГиМ, Том 97. 1997. С. 22-33.
14. Шунгаева А.Б. Биографическая оценка и мониторинг кормовых агроландшафтов в аридных условиях Калмыкии: дисс.... к. г. н. Элиста, 2004. 174 с.
15. Чапланова М.П. Фитомелиоранты для повышения продуктивности вторично засоленных орошаемых агроландшафтов Калмыкии. Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства. //Матер. юбил. Междунар. науч.-практ. конф.. Том I. М., 2009. С. 210-215.
16. Заслонкин В.П. Роль травосеяния в ландшафтном земледелии // Земледелие, 1998. № 5. С. 34-35.
17. Зволинский В.П., Богосорьяжская Л.В., Салдаев А.М. Способ создания агрофитоценозов мелиоративного назначения в бросовых рисовых чеках. Патент РФ № 2424643 от 03.04.2009.
Чапланова Мария Павловна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории адаптивных технологий фитомелиорации КФ ГНУ ВНИГ иМ Россельхозакадемии, e-mail: mchaplanova@gmail. com
Манджиева Татьяна Никитична, аспирант, КФ ГНУ ВНИГ иМ Россельхозакадемии
