CC BY
84
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 581.526:636.085
ПОВЫШЕНИЕ БИОПРОДУКТИВНОСТИ АРИДНЫХ ПАСТБИЩ
В.П. Воронина, доктор сельскохозяйственных наук В.Н. Чурзин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Волгоградский государственный аграрный университет
Приводятся биоэкологические параметры перспективных видов семейства Chenopodiaceae. Выделены наиболее устойчивые и продуктивные образцы, которые целесообразно использовать для восстановления деградированных пастбищ.
Ключевые слова: биоразнообразие, виды семейства Chenopodiaceae, фитомелиорация, деградация пастбищ.
Адаптационные особенности видов семейства маревых, высокие кормовые свойства в естественном ареале позволяют говорить об актуальности их использования в Терско-Кумском междуречье. Необходимость фитомелиоративных работ с участием маревых обусловлена большой долей засоленных земель, высокой аридностью биоклимата, деградацией аборигенных фитоценозов, которые нуждаются в обогащении растительного яруса и повышении продуктивности.
Методика исследований.
Коллекционный участок закладывался на светло-каштановой супесчаной почве посевом семян (7 видов, 95 образцов), собранных в экспедициях и полученных в рамках обмена от ВНИИК, КазНИИЛХ, по методике ВНИИ кормов [3]. Степень развития растений в интродукционном процессе (АИ) оценивалась по В.И. Некрасову [5]. Экологофизиологические показатели, толерантность растений изучали по общепринятым методикам [2, 4]. Урожайность и облиствленность учитывали в фазу семеношения [1, 6].
Результаты исследований.
В результате анализа генофонда кормовых растений были выделены перспективные виды семейства Chenopodiaceae и впервые испытаны в Терско-Кумском междуречье: Salsola orientalis (солянка восточная, кейреук), Aellenia subaphylla var.arenaria, typica (чогон, солянка малолистная ф.песчаная и типичная), Salsola paletzkiana (черкез Палецкого), а также образцы различного географического происхождения: Salsola rich-teri (черкез Рихтера), Camphorosma lessingii (камфоросма Лессинга), Kochia prostrata var.canescens, virescens, vilosissima (прутняк, кохия простертая ф. каменистая, песчаная, глинистая).
Положительные результаты зафиксированы у эврибионтных видов из Ирано-Туранской и южной части Циркумбореальной флористической областей (АИ=40-75). АИ - адаптационный индекс, сумма баллов диагностических показателей по В.И. Некрасову (1980) Они обладают устойчивостью в культуре, дают семенное потомство.
Не перспективными являются стенобионтные виды (АИ=10): черкез Рихтера и Палецкого, солянка малолистная ф.типичная, имеющие ограниченный ареал и узкую приуроченность к местообитанию. Они не выносят морозов и выпадают в первый год.
Рост растений отмечается при температуре воздуха 2-3 0С, продолжается непрерывно по сигмоидной кривой 120-155 дней у солянки малолистной (ф.песчаная), 155-
160 - дней у солянки восточной, 160-175 дней - у кохии, камфоросмы, терескена и находится в границах нормально варьирующего (17,2-28,4 %) признака.
Нарастание биомассы происходит в течение всей вегетации за счет формирования боковых скелетных ветвей и вегетативно укороченных побегов. За период вегетации эврибионтные виды осваивают 3720-3980 0С, солянка малолистная - 3270-3400 0С, что делает их уникальными утилизаторами тепловых ресурсов, которые не могут использоваться аборигенной растительностью.
Корневые системы формируются по универсальному типу, обеспечивая растения в достаточном количестве влагой за счет атмосферных осадков, улавливаемых горизонтальными корнями, а также вертикальными с глубины 1,7-2 м. Соотношение надземной и подземной частей оптимально (1:3) с точки зрения экологической устойчивости растений в аридных районах [7].
Устойчивость видов в новых экологических условиях лимитируется морозоустойчивостью на видовом и популяционном уровне. Критические условия для выживания южных образцов складываются при -21 0С, частых оттепелях, сырой почве. Летальный исход отмечается у солянки малолистной ф.типичная при длительном воздействии температуры воздуха -27 0С при сухой почве. Морозостойкие особи и виды в дальнейшем хорошо растут и развиваются.
В пределах перспективной группы растений выделены 2 группы по степени адаптации (АИ) в интродукционном процессе.
Первую группу представляют полукустарниковые виды (кохия простертая, кам-форосма Лессинга, терескен серый) с широкой экологической амплитудой произрастания, АИ=60-75 баллов, палисадным мезофиллом. Они зацветают на первый год, плодоносят и дают самосев со 2 года. Морозоустойчивы.
Вторая группа (солянка восточная, солянка малолистная ф.песчаная) с центрическим строением мезофилла, АИ=47-55 баллов. Большинство особей зацветает в первый год. Не все особи плодоносят, из семян местной репродукции развиваются здоровые растения. Требуется отбор морозостойких и стабильно плодоносящих особей.
Накопление надземной фитомассы, как и в естественных условиях, происходит со 2 года, когда корневая система в состоянии обеспечить стабильную продуктивность растений. Структура биомассы на период оптимального срока использования (осеннее-зимний период) представлена многолетней одревесневшей частью (9,4-32,4 %), которая определяется видовыми особенностями и погодными условиями, а также однолетней фитомассой, пригодной к стравливанию.
В годы, близкие к среднемноголетним метеопоказателям, формируется наибольшее количество однолетней фитомассы. В среднем воздушно-сухая масса (общая) одного куста кейреука составляет 63-112 г, кохии - 76-129 г, камфоросмы - 114178 г, терескена - 79-98 г, чогона - 166-210 г. Доля непоедаемой части (%) в структуре куста остается примерно одинаковой на протяжении 6-7 лет. У терескена она равна 34 %, у чогона этот показатель уменьшается до 16,4 % и еще больше снижается у кейреука - 11,4 %, камфоросмы Лессинга - 10,8 %, прутняка - 14,3 %.
Энергетическая емкость 1 га пастбищ (при оптимальном размещении) с участием маревых составляет: из солянки малолистной - 1900, камфоросмы Лессинга - 1940, солянки восточной - 1600, кохии простертой - 1400, терескена серого - 1050 к.е.
В результате комплексного анализа репродуктивной деятельности установлено, что в новых условиях произрастания виды семейства маревых зацветают в первый год, полноценные семена формируют со 2 года, составляя 9-14 % от массы куста.
Первая группа растений с АИ=60-75 баллов (Kochia prostrata, Camphorosma les-singii, Ceratoides papposa) образует семена, которые по массе, посевным качествам и урожайности не уступают собранным в естественном ареале.
Вторая группа с АИ=40-55 баллов (Salsola orientalis, Aellenia subaphylla v.arenaria) сильнее реагирует на изменение метеофакторов. Они формируют полноценные семена, но урожайность их ниже, чем в местах естественного произрастания. В целом она достаточно высокая, чтобы получить дружные всходы кустарников и полукустарников.
Характеризуя поведение растений в новых экологических условиях, следует отметить, что интродуцируемые виды не испытывают дефицита влаги в условиях Терско-Кумского междуречья и сравнимы с показателями мест естественного ареала в весенний и раннелетний период.
Биохимические реакции у видов с более высоким АИ (60-75 баллов) протекают при обводненности тканей 60-74 %, водоудерживающей способности при 3-х часовом завядании 61-73 %, интенсивности транспирации 670-1873 мг/гчас. Группа растений с более низким АИ (до 55 баллов) имеет более высокую обводненность (76-89 %), водоудерживающую способность (73-84 %), очень экономно расходует влагу на транспирацию (392-817 мг/гчас).
Водоудерживающая способность, отражающая коллоидно-осмотическое состояние протоплазмы, увеличивается к концу вегетации и при усилении аридных факторов, что свидетельствует о высокой приспособляемости видов. Потерю воды изолированными листьями можно описать степенным уравнением y = axb, где х - время экспозиции, и использовать её для установления адаптивного потенциала засухоустойчивости видов. Для Aellenia subaphylla v.arenaria уравнение имеет вид у=10,29х 0,:5695, Salsola orientalis - у=12,13х 0,5Э99, Kochia prostrata - у=16,60х 0,417°, Camphorosma lessingii - у=16,85х
0,435°, Ceratoides papposa - у=17,70х 0,4435 . При 45 % обезвоживания начинаются необратимые изменения, которые у терескена фиксируются через 8,5 часов, камфоросмы - 10 часов, кохии - 11 часов, солянки восточной - 12 часов, солянки малолистной - 13 часов.
Интродуцированные кустарники, полукустарники из семейства маревых способны восполнить дефицит питательных веществ в осенне-зимний период на деградированных пастбищах и расширить ассортимент высококалорийных видов (10-16 МДж/кг). Отношение протеина к БЭВ (1:6-7) приближается к оптимуму для организма овцы и почти не уступает показателям естественного ареала.
Таблица 1 - Хозяйственно-ценные признаки кормовых растений семейства маревых, используемых для обогащения пастбищ Терско-Кумского междуречья
Показатели сЗ -С сЗ 5 ^ *2 Й 3 <и СЛ и Й ^ *3 (3 jj > < Salsola orientalis a s 0 Л Л a Л СЛ 01 ota r e U Kochia prostrata a S si 8 о .g Л ХЛ ps е - a о
Высота растений, см 55-96 20-45 48-86 47-76 43-61
Продолжительность вегетации, дни 170-186 200-202 185-210 202-220 210-214
Сухая надземная фитомасса, г/куст 188,0 91,0 88,4 103,2 146,1
Поедаемая часть, % 83,1 89,4 67,9 86,7 87,3
Облиственность (осень), % - 57,2 32,3 50,1 46,4
Урожай семян, г/куст 6,1 14,7 7,8 6,7 18,4
Масса 1000 семян, г 11,7 5,7 2,8 1,82 1,1
Периодичность плодоношения Плодоносят в благоприятные годы Плодоносят ежегодно
Содержание кормовых единиц в 1 кг корма 0,49 0,48 0,46 0,39 0,40
Сырой протеин, % 12,2 8,5 9,0 8,2 6,9
Клетчатка, % 28,0 29,7 36,3 33,9 39,4
Рекомендуется в культуру на ЛМК (п-посадка, с-посев) 1с, 11с, Шс ІІсп, Шсп, ГУсп Гп, ГГсп, ГГГсп Гп, ГГсп, ГГГсп, ГУп ГГсп, ГГГсп, ГУсп
Наиболее богаты протеином солянки (8-14 %), у терескена, кохии, камфоросмы его количество ниже 6-9 %. Содержание клетчатки достигает 30,5-39,5 %. В корме содержатся необходимые макро- и микроэлементы (медь 5-7, цинк 11-20, марганец 57175, железо 600-2600 мг/кг), обеспечивающие активную жизнедеятельность животного. Маревые хорошо дополняют друг друга и по комплексу признаков оцениваются как сено среднего качества. Дифференциация в обеспеченности питательными веществами и микроэлементами фиксируется на видовом и популяционном уровне и может быть использована в селекционном отборе.
Оптимальные условия для накопления высокой фитомассы и питательных веществ создаются при гидротермических условиях, близких к среднемноголетним климатическим показателям.
Богатое видовое и внутривидовое разнообразие кустарников и полукустарников семейства Chenopodiaceae позволило в результате комплексной всесторонней экологобиологической оценки выделить лучшие высокопродуктивные виды и образцы: камфо-росма Лессинга (Фориш, Харабали- ПТА ПТА - приземный тип аэротопа, ЦТА - центральный тип аэротопа, ВТА - верховой тип аэротопа [8]), кохия простертая (Элиста ф. песчаная - ПТА; Карнабчуль «Отавный», Мангышлак ф. каменистая, Ачикулак ф. песчаная, Карнабчуль «Сахро», Р-Таджикистан ф. зеленолистная, Карнабчуль ф. каменистая - ЦТА), терескен серый (Элиста - ВТА, Ачикулак - ЦТА), солянка восточная (Мангышлак - ПТА; Алма-Ата № 21, № 24, № 27 - ЦТА), солянка малолистная ф. песчаная (Карнабчуль - ЦТА, Каракуль - ВТА). Для них приводятся биометрические характеристики, продуктивность с учетом доли поедаемых фракций, генеративные показатели, питательность (содержание протеина, клетчатки, кормовых единиц), позволяющих правильно подобрать состав поливидовых сообществ и рационально их использовать (в табл. 1 указаны средние параметры).
Агротехникой предусматривается создание культур посевом и посадкой видов с учетом лесомелиоративных категорий (ЛМК) и индивидуальных требований. Получение качественных всходов возможно при позднем осеннем или зимнем посеве. Глубина заделки у мелких семян 0,5-1,0 см (кохия, камфоросма), у средних - 1,0-1,5 см (кей-
реук, терескен), у крупных - 2,0-2,5 см (чогон). Получен положительный опыт создания культур (кохия, камфоросма, кейреук) в ранневесенний период из однолетних сеянцев 12-20 см высотой, с приживаемостью 98-100 %.
Использование видов семейства маревых в рационе животных снижает белковый дефицит в осенне-зимний период. При суточной норме 1 к.е. - 2,1-3,8 кг воздушносухой массы с 1 га пастбищ можно получить: 120-220 кг баранины, 13-33 кг шерсти.
Применение кустарников и полукустарников семейства маревых в Терско-Кумском междуречье позволяет повысить биоразнообразие и фитопродуктивность пастбищ осенне-зимнего использования. Их целесообразно применять как при фитомелиорации биомного типа, так и в составе лесопастбищ. Они позволяют конструировать аэротоп, оптимизировать эколого-ботаническую структуру, улучшая фитогенные показатели, ускоряя сукцессии прогрессивного типа.
Библиографический список
1. Гаевская, Л.С. Проблема рационального использования пастбищ в каракулеводстве [Текст]/ Л.С. Гаевская, Р.М. Чалбаш // Каракулеводство: труды ВНИИК. - 1980. - Вып. XI. - С. 109-118.
2. Иванов, А.А. О методике быстрого взвешивания для определения транспирации в естественных условиях [Текст] / А.А. Иванов, А.А. Силина и др.// Ботанический журнал. -1950. - № 2. - С. 535.
3. Методика опытов на сенокосах и пастбищах ВНИИ кормов им. З.Р. Вильямса [Текст]. - М., 1971. - Ч. 2. - С. 143-153, 173.
4. Методические указания по электрофизиологической оценке древесных растений на устойчивость к неблагоприятным условиям среды [Текст] / Отв.ред. Б.А. Мухаев. - Волгоград, 1982. - 23 с.
5. Некрасов, В.И. Актуальные вопросы развития теории акклиматизации растений [Текст]/ В.И. Некрасов. - М.: Наука, 1980. - 102 с.
6. Нечаева, Н.Т. Растительность центральных Каракумов и ее продуктивность [Текст] / Н.Т. Нечаева. - Ашхабад: Ылым, 1970. - 170 с.
7. Нечаева, Н.Т. Жизненные формы растений пустыни Каракумы [Текст] / Н.Т. Нечаева, В.К. Василевская, К.Г. Антонова. - М. : Наука, 1973. - 241 с.
8. Петров, В.И. Фитоструктура аэротопа пастбищных экосистем северо-западного При-каспия [Текст] / В.И. Петров, В.П. Воронина// Доклады РАСХН. -2007. - № 1. - С. 22-25.
E-mail: [email protected]
