CC BY
20
УДК 633.2.033:470.56
ПРИРОДНЫЕ ФИТОЦЕНОЗЫ И ПОДДЕРЖАНИЕ ИХ ПРОДУКТИВНОСТИ В ЗОНЕ СУХИХ СТЕПЕЙ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Ф.Г. КАЮМОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора
Ю.Н.СИДОРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Н.Н. ДОКИНА, научный сотрудник
Всероссийский НИИ мясного скотоводства, Россия, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29
E-mail: vniims.or@mail.ru
Резюме. Исследования проводили с целью изучения влияния погодных условий и элементов технологии поверхностного улучшения на продуктивность естественных кормовых угодий зоны сухой степи Оренбургской области. Почва опытного участка - чернозем южный малоразвитый карбонатный щебневатый с содержанием гумуса в верхнем слое (0...10 см) 0,6...0,9%, подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину) - 0,5 и 38 мг/100 г сухой почвы соответственно. Флористический состав естественного фитоценоза был представлен ковыльно-типчаково-разнотравной ассоциацией. Поверхностное улучшение естественных кормовых угодий осуществляли путем внесения растворимых в воде минеральных удобрений в два срока: подзимний (первая декада ноября) и ранневесенний (вторая половина апреля). Урожайность зеленой массы естественных степных фитоценозов формируется под влияние двух основных факторов: количество атмосферных осадков второй половины вегетационного периода предыдущего года (июнь-октябрь) и температурный режим начала вегетации текущего года (апрель-май). Благоприятные условия для развития растений складываются при величине ГТК за июнь-октябрь предыдущего года 0,8 и выше, оптимальная сумма положительных среднесуточных температур (более 5 0С) апрель-май текущего года - 700 °С и выше. Подзимнее внесение минеральных удобрений в среднем за годы исследований обеспечило прибавку сухого вещества в варианте с дозой N20 - 4,0 ц/га; N - 60' Р -1 9' Р - 23' Р - 24 и N Р - 36■ N Р - 4 1■ N Р -
40 ' ' 5 ! ! 10 11 15 ' 20 5 ! ! 20 10 ' ' 20 15
4,5 ц/га при урожайности на фоне естественного плодородия -9,4 ц/га и НСР5 - 1,4 ц/га. В случае ранневесеннего применения N20 увеличени0е5 сбора сухого вещества составило 1,3 ц/га, N40 -2,4, Р5-0,2, Рю-0,6, Р15- 1,3;N^-0,9, N^-1,5, ^0Р15-2,4ц/ га при продуктивности в контроле - 9,0 ц/га и НСР05 - 1,4 ц/га. Ключевые слова: удобрения, естественный травостой, поверхностное улучшение.
Бессистемное использование и чрезмерные нагрузки скота при выпасе привели к тому, что природные степные фитоценозы на больших площадях почти полностью утратили свою хозяйственную значимость. Источником пастбищного корма они служат лишь в период ранней весны и в благоприятные по количеству летних атмосферных осадков годы. Поэтому дефицит естественных кормовых ресурсов ощущается практически постоянно.
Наиболее эффективный способ повышения продуктивности природных кормовых угодий, расположенных на средне- и маломощных черноземах - их коренное улучшение. В Оренбургской области из 4,0 млн га [1] этому мелиоративному приему, по оценке землеустроительных организаций, можно подвергнуть выборочно около 1,3 млн га естественных травостоев. Остальная их часть расположена на малопродуктивных, часто защеб-неных землях со слаборазвитой почвой, что делает использование основной обработки и посев многолетних трав неэффективными. Обработка таких земель даже безотвальными орудиями приводит к полной утрате естественного плодородия из-за быстрой минерализации дернины. Поэтому продуктивность растительного покрова в зоне сухих степей на слаборазвитых почвах
можно повысить только с помощью поверхностного улучшения, в частности, путем сохранения естественного травостоя и внесения минеральных удобрений.
Способы поверхностного улучшения природных пастбищ в сухостепной зоне изучали многие исследователи. Согласно их результатам [2, 3] подсев многолетних трав в дернину в сухостепной зоне оказался неэффективным, что связано с неблагоприятными условиями увлажнения малоразвитых эродированных почв, интенсивным испарением влаги, в результате которого верхний слой быстро пересыхает и всходы трав погибают в первоначальные периоды роста.
Исследования Татарского НИИСХ [4], проведенные на низинных лугах, показали, что даже на плодородных почвах при поверхностной обработке без внесения удобрений подсев трав не дает ощутимого эффекта, а использование удобрений способствует значительному повышению продуктивности угодий.
Определение эффективных доз минеральных удобрений с целью устранения сенокосно-пастбищной дигрессии имеет значение для дальнейшего рационального использования природных травостоев. Большинство типов естественных пастбищ и сенокосов на слаборазвитых почвах представлены злаково-разнотравными ассоциациями, которые хорошо отзываются на улучшение условий азотного питания. Однако по мере увеличения вносимых доз этого элемента окупаемость удобрений дополнительным урожаем, как правило, снижается из-за отсутствия способности естественных многолетних травостоев продуктивно использовать повышенные дозы по причине неудовлетворительных гидрологических условий и низкого плодородия почвы [5].
Цель наших исследований - изучить влияние на рост и развитие естественных фитоценозов погодных условий и сроков внесения минеральных удобрений, как элемента поверхностного улучшения кормовых угодий в зоне сухих степей Оренбургской области.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на черноземах южных карбонатных малоразвитых щебневатых в комплексе с солонцами степными (от 30 до 50%), которые характеризовались следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) в верхнем слое (0... 10 см) - 0,6.0,9%, подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину) - 0,5 и 38 мг/100 г сухой почвы соответственно.
Флористический состав исследуемого естественного фитоценоза представлен ковыльно-типчаково-разнотравной ассоциацией, которая включала ковыль Лессинга, овсяницу бороздчатую и валисскую, мартук восточный, мятлик луковичный, полынь австрийскую, черную, веничную, кохию распростертую, грудницу мохнатую, козлобородник мелкоцветковый, пастушью сумку. Доминирующим растением был ковыль Лессинга, но в условиях аномально жаркого лета 2010 г. этот вид практически выпал и до 2012 г. занимал во флористическом составе от 3,5 до 14%. Его заметное восстановление началось в 2013 г. и уже в 2014 г. ковыль вновь стал доминантом, а доля этого вида
достигла 40...50% степной растительной ассоциации. Постоянство присутствия в динамике степного фитоценоза сохраняли овсяница бороздчатая и валисская, мятлик луковичный: в сумме количество растений этих видов в ассоциации варьировало от 30 до 40%. В период исследований только в 2013 г. наблюдали усиление роста и развития разнотравья - доминантой выступали грудница мохнатая и несколько видов полыни, в флористическом составе и урожае зеленой массы они совокупно занимали 25.30 и 30.45% соответственно.
Исследования по определению оптимальных сроков и доз удобрений, растворенных в воде, проводили в 20102013 гг. по методике Б.А. Доспехова [6], общая площадь делянки - 50 м2, учетная -10 м2, повторность - четырехкратная. Схема опыта включала следующие варианты: N2^ N40, Р5, Р10, Р15, ^0Р5, ^0Р10, ^0Р15 и контроль (без удобрений).
Удобрения вносили в два срока:
подзимний - первая декада ноября, среднесуточная температура воздуха за период исследований - 5,1 0С (по годам от 2,7 до 6,5 0С, среднемноголетняя вели-
формируется в случаях, когда гидротермический коэффициент июня-октября превышает 0,8. Такими были 2011 и 2013 гг., что позволило в 2012 и 2014 гг. получить урожай сухой массы на 62 и 237% выше, чем в среднем за период исследований.
Весенняя вегетация природного травостоя сопровождается удовлетворительным уровнем вла-гообеспеченности растений. Остаточное содержание продуктивной почвенной влаги в период укосной спелости зеленой массы составляет в среднем 20 мм. Определяющий фактор формирования урожая в этот период - теплообеспеченность. Оптимальная сумма среднесуточных температур более 5 0С должна превышать 700 0С, поскольку при 600.670 0С рост растений ослабевает, происходит нерациональный расход почвенной влаги.
Так, в 2009 и 2011 гг. при сумме среднесуточных температур в течение весенней вегетации 627 и 671 0С на образование 1 ц сухого вещества было потрачено15,0 и 14,5 мм воды, тогда как в 2010 и 2013 гг. при 794 и 851 0С - 10,8 и 10,7 мм соответственно (табл. 1).
Таблица 1. Влияние погодных условий на формирование урожайности сухого вещества природного фитоценоза
Влаго- и теплообеспеченность, май апрель- Влаго- и теплообеспеченность, июнь-октябрь
Год запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы сумма атмосферных осадков, расход влаги на получение 1 цсухого вещества, мм сумма средне-суточных температур, 0С Урожайность, ц/га* запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в пе- сумма атмосферных осадков, сумма средне-суточных темпе- гидро-термический коэффи-
на 20 апре- мм риод учета мм ратур, циент
ля, мм урожая, мм 0С
2009 63 56 15,0 627 7,4 8 164 2679 0,64
2010 70 22 10,8 794 7,6 10 78 2963 0,30
2011 77 73 14,5 671 7,3 44 186 2653 0,86
2012 99 41 10,4 1033 11,5 20 132 2934 0,52
2013 82 30 10,7 851 8,7 19 290 2639 1,17
2014 135 50 7,0 738 23,9 19
Среднее по опыту 88 45 11,4 785 11,1 20 170 2774 0,68
Среднее многолетнее значение 45 647 7,1 160 2663 0,60
* - в период исследований после весеннего учета урожайности отавы не было
чина - 1,6 0С), продолжительность механизированных работ при выполнении этой технологической операции - до 40 дн. (до установления устойчивого снежного покрова 15-20 декабря);
ранневесенний - вторая половина апреля, среднесуточная температура за период исследований - 7,3 0С (с колебаниями по годам от 4,6 до 8,8 0С, норма - 4,2 0С), продолжительность работ по внесению удобрений - 10 дн. (до момента отрастания многолетних злаков).
Наблюдения за влиянием погодных условий на урожайность природного фитоценоза проводили в 20092014 гг. на отдельно выделенной площадке размерами 200 м2, четыре учетные площадки по 10 м2 размещали по двум диагоналям общей площади. Расчет гидротермических коэффициентов осуществляли методам Г.Т. Селянинова [7].
Результаты исследований. Наблюдения за развитием степной растительности по основным биоклиматическим периодам позволили выявить два главных фактора, влияющих на продуктивность природного фитоценоза: количество осадков в летне-осенний период (июнь-октябрь) предыдущего года и температурный режим в третьей декада апреля - мае.
Относительно высокая для местных климатических условий урожайность естественных кормовых угодий
Подзимнее внесение растворенных в воде минеральных удобрений в зоне сухих степей Оренбургской области воздействовало на развитие зеленой массы естественного фитоценоза эффективнее, чем ранневесеннее.
На наш взгляд, это объясняется более длительным воздействием раствора удобрений на точки роста побегов, что поддерживает их метаболизм и повышает энергию роста.
При ранневесеннем внесении растения используют питательные вещества удобрений на развитие побега, минуя дифференцированное воздействие на точку роста. По-видимому, это демонстрирует ведущую роль внутриклеточных процессов качественных изменений развития точек роста в узле кущения (дифференци-ровка метаболизма). Причем в нашем случае самое активное воздействие на них оказывает азот аммиачной селитры.
В среднем по опыту наибольшая прибавка сухого вещества к контролю отмечена при подзимнем использовании азота в дозе 20 и 40 кг/га д.в. - 4,0 и 6,0 ц/га (42,5 и 63,8%) соответственно. Внесение фосфора в количестве 5, 10 и 15 кг/га д.в. повысило урожайность, по сравнению с контролем, на 1,9.2,4 ц/га, или на 20,2.25,5%. Продуктивность ценозов в вариантах с ^0Р5 15 отличалась от несущественно(табл. 2).
Таблица 2. Урожайность природного фитоценоза в зависимости от доз и периода внесения минеральных удобрений
Доза удобрений, кг/га д.в. Подзимнее внесение Ранневесеннее внесение
урожайность, ц/га прибавка урожайность, ц/га прибавка
ц/га | % ц/га | %
Контроль (без внесения удобрений)
N20
„40
N50
м15р
м20Р5
N2V0
05
9,4 13,4
15.4 11,3 11,8 11,7 13,0
13.5 13,9 1,4
4.0 6,0 1,9
2.4 2,3 3,6
4.1
4.5
42,5
63.8 20,2 25,5
24.5 38,3
43.6
47.9
9,0
10.3
11.4 9,2 9,6
10.3 9,9
10.5
11.4 1,4
1.3
2.4 0,2 0,6
1.3 0,9
1.5
2.4
14,4 26,6 2,2 6,6 14,4 10,0 16,6 26,6
Если при подзимнем внесении минеральных удобрений достоверную прибавку урожайности от 1,9 до 6,0 ц/га сухого вещества, по сравнению с контролем, наблюдали во всех вариантах, то при весеннем -только на фоне и ^0Р15 (на 2,4 ц/га, или 26,6%). При этом выход сухого вещества с единицы площади был соответственно на 26 и 18% ниже, чем в случае подзимнего использования.
По результатам других исследователей в географических опытах наиболее эффективное действие азотных удобрений на природных пастбищах достигается в злаковых или злаково-разнотравных травостоях. Применение на естественном фитоценозе двойного суперфосфата путем подзимнего внесения в дозе Р5 и Р15 кг/га д.в. методом врезания гранул сошником дисковой сеялки в дернину и при капельном использовании водного раствора с помощью опрыскивателя, несмотря на низкое содержание в почве подвижного фосфора (0,6.0,4 мг/100 г абсолютно сухой почвы), обеспечивало незначительную прибавку урожайности травостоя [5, 8].
В наших опытах совместное применение растворов азотных и фосфорных удобрений улучшало использование фосфора растениями, особенно это наблюдалось в варианте ^0Р15, где урожайность травостоев при подзимнем внесении увеличилась, по сравнению с контролем, на 4,5 ц/га, при ранневесеннем - на 2,4 ц/га.
Выводы. Урожайность зеленой массы естественных степных фитоценозов определяется влиянием двух основных факторов: количестовом атмосферных осадков второй половины вегетационного периода предыдущего года (июнь-октябрь) - оптимальная величина ГТК 0,8 и выше и температурным режимом весны текущего года (апрель-май) - благоприятные условия для развития растений складываются при сумме положительных среднесуточных температур выше 5 0С более 700 °С.
В зоне сухих степей на слаборазвитых карбонатных почвах в условиях неустойчивого атмосферного увлажнения увеличить продуктивность природных травостоев на 4,0.6,0 ц/га (42,5.63,8%) можно путем подзимнего внесения азотных удобрений в дозе 20.40 кг/га д.в. Прибавка урожайности сухого вещества к контролю при применении в эти сроки фосфора в дозах 5, 10 и 15 кг/га д.в. составила 1,9.2,4 ц/га (20,2.25,5%); при совместном внесении 20 кг/га д.в. азота и 5, 10 и 15 кг/га д.в. фосфора -3,6; 4,1 и 4,5 ц/га (38, 43 и 48%), что соответствуют уровню продуктивности травостоя в варианте с
Литература.
1. Конов В.М., Новоженин И.А., Клевцов Н.В. Состояние земельных ресурсов области //Сохранение и повышение плодородия почв в адаптивно-ландшафтом земледелии Оренбургской области: сб.науч.тр. Оренбург: Изд-во ОГУ, 2002. 14 с.
2. Бронзова Г.Я. Создание кормовых угодий на смытых почвах. М. Сельхозгиз, 1955. С. 33-35.
3. Бадулин И.В. Кормовые угодья на склонах// Наука и передовой опыт в сельском хозяйстве: сб.науч.тр. М.: Наука, 1959. № 5. С. 41-43.
4. Маликов М.М. Система кормопроизводства в Республике Татарстан. Казань: Изд-во «Мастер-Лайн», 2002. 252 с.
5. Полякова Н.Н Эффективность подкормки минеральными удобрениями естественных пастбищ// Резервы увеличения производства сельскохозяйственной продукции: тезисы IX Всесоюзной науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. Оренбург: Изд-во ВНИИМС, 1990. 55 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 157 с.
7. Селянинов Г.Т. Методика сельскохозяйственной характеристики климата: мировой агроклиматический справочник. Л.-М.: Гидрометиоиздат, 1937. 428 с.
8. Ромашов П.И. Удобрение сенокосов и пастбищ. М.: Колос, 1969. С.105-106.
NATURAL PHYTOCENOSES AND MAINTAINING OF THEIR PRODUCTIVITY IN THE DRY STEPPES
OF ORENBURG REGION
F.G. Kayumov, Yu.N. Sidorov, N.N. Dokina
All-Russian Research Institute of Meat Cattle Breeding of Russian Academy of Agrarian Sciences, Russia, Orenburg city, the 9th of January Str., 29
Summary. Researches on studying of weather conditions and superficial improvement influence on efficiency of natural fodder grounds in dry steppe zone of the Orenburg region were conducted. The soil of an experimental area is represented by southern underdeveloped carbonate crushed stone black soil with a humus content in the upper (0...10 cm) layer of 0,6...0,9%, mobile phosphorus and metabolical potassium (by Machigin) of 0,5 and 38 mg-100 g of dry soil. The floristic composition of the studied natural phytocenoses represented by feather, fescue and forbs association. Researches have shown that the green mass crop and development of natural steppe phytocenoses in a zone of dry steppes are formed generally under two factors: moisture atmospheric precipitation of the second half (June-October) of the previous vegetative period (optimal parameter of hydrothermal coefficient is equal 0,8 and above) and temperature of the current vegetative period (April-May), when the sum of positive average daily temperatures (over 50C) is more than 7000C. Superficial improvement of natural fodder grounds was carried out by introduction of soluble mineral fertilizers in two periods: before winter and early-spring. Over years of research the applying of soluble mineral fertilizers before winter has provided an increase of dry matter in average N20 -4,0, N40 - 6,0; P5 - 1,9, P10 - 2,3, P15 - 2,4; and N20P5 - 3,6, N20P10 - 4,1, N20P15 - 4,5 cwt-ha along with this parameter in control variant 9,4 cwt-ha and LSD05 - 1,4cwt-ha; in early spring period: N20 - 1,3, N40 - 2,4; P5 - 0,2, P10 -0,6, P15 - 1,3; N20P5 - 0,9, N20P10 - 1,5, N20P15 -2,4 cwt-ha along with parameter of productivity on the plots without applying fertilizers 9,0 cwt-ha and LSD05 - 1,4 cwt-ha . Keywords: fertilizer, natural herbage, superficial improvement.
