CC BY
40УДК: 502.5:502/504:633.2:633.086.2 DOI: 10.2441/9999-0006А-2019-00011
ПРИРОДОПОДОБНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПАСТБИЩНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТЕПНЫХ УГОДИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ Ю.А. Гулянов, С.В. Левыкин, Г.В. Казачков
Институт степи УрО РАН Россия, Оренбург e-mail: [email protected]
В статье теоретически обосновываются приёмы экологической реставрации нарушенных степных угодий при их пастбищном использовании. Актуальность экологической оптимизации, повышения продуктивности и устойчивости кормовых фитоценозов степных территорий подтверждается всё возрастающими площадями деградированных ландшафтов, нуждающихся в преодолении отрицательных последствий антропогенного воздействия, оздоровлении среды обитания и вовлечении деградированных земель в хозяйственный оборот. В качестве методологической основы исследований используется ландшафтный подход с привлечением методов системного анализа. Переход от природозатратных, почворазрушительных технологий в животноводстве степного Оренбуржья к природоподобному степному землепользованию, направленному на обеспечение максимума биологической продуктивности пастбищ при экономически целесообразных затратах труда и средств, высоком самовосстановительном потенциале и сохранении ландшафтного, почвенного и биологического разнообразия рассматривается в качестве ландшафтно-экологической основы устойчивого развития степей.
Ключевые слова: степные угодья, пастбищное использование, природоподобные технологии, фитомелиорация, устойчивое развитие, биоразнообразие.
NATURAL-LIKE TECHNOLOGIES FOR PASTURAL USE OF DEGREES IN THE CONDITIONS
OF NATURAL AND ANTHROPOGENIC CHANGES Yu.A. Gulyanov, S.V. Levykin, G.V. Kazachkov
Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Russia, Orenburg e-mail: [email protected]
The article theoretically substantiates the methods of ecological restoration of disturbed steppe lands during their pasture use. The relevance of ecological optimization, increase of productivity and sustainability of forage phytocenoses of the steppe territories is confirmed by the ever-increasing areas of degraded landscapes that need to overcome the negative consequences of anthropogenic impact, the improvement of habitat and the involvement of degraded lands in economic circulation. As a methodological basis for research, a landscape approach is used involving systems analysis methods. The transition from nature-intensive, soil-destructive technologies in animal husbandry of the steppe Orenburg region to nature-like steppe land use, aimed at ensuring maximum biological productivity of pastures with economically viable costs of labor and resources, high self-healing potential and preservation of landscape, soil and biological diversity is considered as a landscape-ecological basis for sustainable development steppes.
Key words: steppe lands, pasture use, nature-like technologies, phytomelioration, sustainable development, biodiversity.
Степное Оренбуржье является хлебной житницей России и регионом с богатейшими скотоводческими традициями. Степные угодья издревле используются здесь в качестве пастбищ и традиционно являются основной кормовой базой для мясного и молочного скотоводства, табунного коневодства, овцеводства и козоводства. Однако значение пастбищных экосистем не ограничивается только интересами животноводства. Как важнейший компонент биосферы они еще выполняют огромную средообразующую функцию и определяют качество среды обитания человека.
Сложившаяся в последние десятилетия практика бессистемного использования привела к серьёзному нарушению пастбищных экосистем. При низкой восстановительной способности пастбищных растений чрезмерный выпас стал причиной глубокой трансформации титульных растительных сообществ, снижения их кормовой производительности и ухудшения качества пастбищного корма. В результате выпасаемые животные стали испытывать дефицит корма во все периоды выпаса, за исключением, разве что, только весеннего, да и то не во все годы.
Поэтому, разработка технологий реабилитации деградированных пастбищных угодий с учётом эколого-биологических и фитомелиоративных свойств титульных кормовых фитодоминантов может стать основой восстановления утраченного зонально-типичного флористического разнообразия и кормовой производительности нарушенных пастбищных экосистем.
Общеизвестно, что выпас сельскохозяйственных животных на пастбищах является определяющим фактором динамики растительного покрова, от его интенсивности зависит видовое разнообразие, структура и продуктивность пастбищных экосистем [1].
Превышение допустимых нагрузок на пастбище, отсутствие ухода за травостоем, часто случающиеся при бессистемном и особенно чрезмерном выпасах, могут приводить к пастбищной дигрессии, выражающейся в обеднении видового состава растительности и негативном изменении свойств почвы [2]. Примеры разрушительной эксплуатации пастбищных экосистем, сопровождающейся глубокой трансформацией растительности пастбищ, падением кормовой производительности и ухудшением качества пастбищного корма, достаточно полно описаны в научной литературе.
С экологической точки зрения, основное негативное воздействие при пастбищном освоении территории заключается в нарушении естественного растительного покрова. Вместе с этим выпас приводит к изменениям состава, структуры и уплотнению почвы, усилению дефицита влаги и как следствие снижению продуктивности степных сообществ. Зачастую интенсивный выпас становится дополнительным фактором аридизации степных экосистем [3].
В результате длительного бессистемного выпаса сельскохозяйственных животных, превышения природной ёмкости пастбищ, происходит обеднение флористического состава травостоя, упрощается его структурная организация, в пастбищных экосистемах появляются свободные экологические ниши. Такие деградированные угодья зачастую выводятся из оборота, переходят в категорию неиспользуемых земель [4] и чаще всего заполняются непоедаемым бурьянистым разнотравьем. В то же время при их зарастании адаптивной растительностью появляется возможность более полного использования местных природных ресурсов, увеличения биологической продуктивности пастбищ.
При рациональной эксплуатации и экологически допустимых режимах стравливания пастбища могут длительное время без ущерба биологическому разнообразию возобновлять свои ресурсы. В качестве основного экологического мерила рационального использования пастбищ выступает соответствие антропогенных нагрузок их природной ёмкости [5].
Научными центрами в различных регионах РФ ведётся поиск приёмов повышения кормовой ценности нарушенных пастбищных экосистем, разрабатываются технологии их восстановления и эффективного использования.
По общему признанию авторитетных учёных, в восстановлении нарушенных ландшафтов ведущая роль принадлежит растительности. Связано это с тем, что по степени модификации растительность является вторичным компонентом ландшафта, который быстро разрушается, но и восстанавливаться может в течение короткого времени [6]. Ещё растительность выступает в роли естественного регулятора геохимических и экологических процессов, главными из которых в условиях сухих степей, несомненно, являются почвообразовательные процессы и влагооборот. В целом, развитый растительный покров, способный к высокой интенсивности фотосинтеза, является первейшим показателем оптимальности и устойчивости ландшафта [7, 8]. В связи с этим, растительность следует рассматривать как инструмент, с помощью которого можно выполнять преобразование ландшафтов, нарушенных антропогенной деятельностью.
Многие исследователи указывают, что наиболее объективной интегральной характеристикой экологической устойчивости ландшафта является его биопродуктивность [9]. Она увеличивается при повышении сложности биогеоценоза, прежде всего за счёт большего разнообразия и числа участвующих в его биотическом круговороте организмов [10]. При этом процесс восстановления растительности происходит значительно быстрее, если реставрационные работы направлены на увеличение видового разнообразия [11]. Одним из самых действенных приёмов восстановления продуктивности деградированных пастбищ является применение фитомелиорации с использованием многолетних трав, известное в науке и практике как метод агростепей. Он позволяет за относительно непродолжительное время возродить потерянную многовидовую травянистую растительность с достаточно высокой экологической и экономической целесообразностью [12].
При экологической реставрации деградированных пастбищ не менее важны и мелиоративные мероприятия, проведение которых на восстанавливаемых ландшафтах позволяет управлять развитием фитоценозов, ускорять желаемые процессы и корректировать их в нужном направлении. Ведущую роль следует отводить лесным и водным мелиорациям, а также другим мероприятиям, направленным на подражание природе по подобию устройства «древней степи». В этом отношении перспективно заложение прудов и озёр для сбора талых и дождевых вод, а также «степезащитное»
лесоразведение, ввиду значительного сокращения лесистости степей и связанного с этим их иссушения.
Реставрация потерянной многовидовой травянистой растительности достигается подсевом травосмесей, что подтверждается многочисленными исследованиями, проведенными на рекультивируемых территориях. При совместном посеве двух и более видов растений более эффективно используется солнечная энергия, а различное строение корневых систем позволяет более рационально использовать влагу и питательные вещества, поглощая их из разных почвенных горизонтов [15]. Кроме этого, многовидовые фитоценозы увеличивают накопление органических веществ, активизируют почвообразовательный процесс, улучшают микроклимат и экологические условия восстанавливаемой территории.
Решение проблемы производства дешевых и питательных кормов для сельскохозяйственных животных, или диких животных на заповедных территориях, создания продуктивных сенокосов и пастбищ на землях, выведенных из пашни и естественных кормовых угодий при их поверхностном или коренном улучшении, зависит от обеспеченности семенами многолетних и однолетних культурных и дикорастущих трав. В связи с этим требует серьёзной перестройки организация их производства и реализации, а также обустройство питомника степной растительности [14].
В условиях Юго-Востока изучением пастбищ, разработкой системы их рационального использования и улучшения в период интенсивного использования в середине и второй половине XX века активно занимался Всероссийский научно-исследовательский институт Россельхозакадемии (ныне ФНЦ Биологических систем и агротехнологий РАН, г.Оренбург) [16]. В условиях современных климатических и антропогенных изменений Оренбургского Предуралья вопросы восстановления деградированных земель и повышения их природно-ресурсного потенциала, основанные на внедрении природоподобных почвовосстановительных технологий и фитомелиорации, изучены недостаточно полно. Нет и всеобъемлющих практических рекомендаций по сохранению ландшафтного, почвенного и биологического разнообразия степей в процессе их пастбищного использования.
В наших исследованиях, проведённых в 2013-2016 гг. на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья, посвящённых выявлению закономерностей формирования урожая фитомассы, питательной и кормовой ценности многолетних трав на кормовые цели, проведена сравнительная оценка различных видов по продуктивности вегетативной массы, питательной и кормовой ценности при естественном увлажнении почвы. Исследования показали, что при возделывании по адаптивным технологиям в условиях сухих степей на зональных почвах многолетние травы способны формировать устойчивые фитоценозы с экономически целесообразной урожайностью зелёной массы, значительно превосходящей урожайность прилегающих естественных кормовых угодий. Так, наиболее высокую урожайность сухой биомассы сформировал пырей сизый - 7,15 т/га, что на 1,32 (22,6%) и 2,34 (48,6%) т/га выше, чем аналогичный показатель в посевах костреца безостого и житняка ширококолосого. Эспарцет песчаный по урожайности сухой биомассы превзошёл люцерну синегибридную на 1,59 т/га (31,4%). По соотношению листьев и стеблей в общем урожае, зачастую определяющему поедаемость растительных кормов сельскохозяйственными животными, лучшей облиственностью из бобовых трав характеризовалась люцерна синегибридная (28,1%), из представителей злаковых трав - пырей сизый (18,0%). Полученные данные убедительно свидетельствуют о целесообразности включения культивируемых многолетних трав в состав травосмесей с дикорастущими травами при экологической реставрации деградированных пастбищ. Такие травосмеси, как показывает практика, в силу гетерогенности строения корневых систем в условиях засушливого климата способны формировать более устойчивые к пастбищному использованию фитоценозы [13].
Опираясь на результаты собственных научных изысканий [14] и наработки известных учёных-экологов [12,15], последовательность мероприятий по экологической реставрации деградированных степных пастбищ путём экологической оптимизации, повышения их продуктивности и устойчивости в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды, можно представить в следующем виде:
- -обследование прилегающих ненарушенных территорий с сохранившимся естественным растительным покровом с целью выявления основных степных фитодоминантов и последующего их использования для фитомелиорации;
- -разработка моделей многовидовых фитоценозов из дикорастущих и культивируемых трав, подбор состава травосмесей и соотношения в ней растений-фитодоминантов, а также приобретение (заготовка) семян или посевного материала;
- -лабораторное апробирование смоделированных фитоценозов (путем выращивания в вегетационных сосудах), выявление способности отобранных видов к произрастанию в конкретных эдафических условиях, оценка их устойчивости и совместимости;
- -проведение исследований на нарушенном природном ландшафте с закладкой смоделированного фитоценоза в естественных условиях, путём создания искусственных пастбищных экосистем или подсева трав в существующие травостои, оценка возможности формирования устойчивых высокопродуктивных фитоценозов из подобранных культур-фитодоминантов в естественных условиях;
- -разработка технологии восстановления нарушенных земель и определение экономического, экологического и социального эффектов от оздоровления нарушенной территории;
- -внедрение разработанной технологии, мониторинг состояния и трансформации восстановленного пастбищного агроландшафта в процессе хозяйственного использования.
Для поддержания долгой кормовой продуктивности и экологической устойчивости восстановленных пастбищ обязательно внедрение приёмов их неистощительного использования путём введения пастбищеоборотов с применением загонного выпаса, строгого контроля интенсивности выпаса и соблюдения нагрузки на пастбище, проведения культуртехнических и мелиоративных мероприятий.
Своевременное и качественное выполнение научно-обоснованных приёмов экологической реставрации нарушенных степных угодий может рассматриваться в качестве перехода от природозатратных, почворазрушительных технологий в животноводстве степного Оренбуржья к природоподобному степному землепользованию. Преодоление отрицательных последствий антропогенного воздействия, направленное на обеспечение максимума биологической продуктивности пастбищ при экономически целесообразных затратах труда и средств, высоком самовосстановительном потенциале и сохранении ландшафтного, почвенного и биологического разнообразия может стать ландшафтно-экологической основой устойчивого развития степей и формирования гармоничной среды обитания человека.
Статья подготовлена в рамках НИР ОФИЦ УрО РАН (ИС УрО РАН) «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды» (№ГР АААА-А17-117012610022-5).
Литература:
1. Чемидов М.М. Влияние выпаса на продуктивность и структуру растительности пастбищных экосистем Чёрных земель Калмыкии // Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова. - 2010. - №1. - С.28-31.
2. Максимова З.В., Максимов А. Нагрузка, норма и ёмкость пастбищ по стадиям дигрессии // Мат-лы докл. Междунар. науч.-практич. конф. «Инновационные подходы к проблемам и перспективам развития АПК в Республике Саха (Якутия)». - Якутск: Издат-Принт, 2017. - С. 368-371.
3. Вишнякова О.В., Убугунов В.Л. Оценка агроэкологической устойчивости почв степных экосистем Западного Забайкалья в условиях аридизации климата // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017.- №4 (11) URL http://e-journal. omgau.ru /images /issues /2017/4/00463.pdf. - ISSN 2413-4066.
4. Лачко О.А., Суслякова Г.О. Эколого-биологические и агротехнические основы создания пастбищ // Кормовые культуры. - 1989. - №6. - С. 15-19.
5. Трофимова Л.С., Трофимов И.А., Яковлева Е.П. Допустимые нагрузки на пастбищные экосистемы // Адаптивное кормопроизводство. - 2010. - №2. - С.25-27.
6. Голованов А.И., Зимин Ф.М. Проблемы и методы рекультивации нарушенных земель // Мелиорация и водное хозяйство. - 2005. - №5. - С.28-32.
7. Bradshaw A. D. The biology of land restoration // Applied Population Biology (Monographiae Biological). - 1992. - Vol. 67. - P. 25-44.
8. Jordan W. R., Peters R. L., Allen E. B. Ecological restoration as a strategy for conserving biological diversity // Environmental Management. - 1988. - Vol. 12.. - P. 55-72.
9. Можайский А.А. Экспериментальная оценка возможностей комплексных мелиораций как средства снижения экологических эффектов техногенного загрязнения // Наукоёмкие технологии в мелиорации: материалы международной конференции «Костяковские чтения». - М. : ВНИИА, 2005. - С.312-317.
10. Колесников Б.П. О научных основах биологической рекультивации техногенных ландшафтов // Проблемы рекультивации земель в СССР. - Новосибирск: Наука, 1974. - С.12-25.
11. Михайлова С.М. Адаптационные особенности травянистых растений при их вторичной интродукции в условиях золоотвала // Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель: мат-лы междунар. науч. конф. - Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2007. - С.523-536.
12. Дзыбов Д.С. Метод агростепей: ускоренное восстановление природной растительности. - Саратов: Научная книга, 2001. - 50с.
13. Гулянов Ю.А., Ярцев Г.Ф., Сатункин И.В., Байкасенов Р.К. Приёмы технологии, продуктивность вегетативной массы, питательная и кормовая ценность многолетних бобовых и злаковых трав на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского ГАУ. - 2016. - №6(62). - С.389-41.
14. Гулянов Ю.А., Левыкин С.В., Казачков Г.В. Оптимизация сельскохозяйственного землепользования на основе природоподобных технологий // Вопросы степеведения. - 2018. - №14. - С.57-61.
15. Гурина Н.В., Щиренко А.И., Рогозина Ю.С. Теоретическое обоснование технологии биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2017. - №4(28). - С.79-93.
16. Евсеев В.И. Пастбища Юго-Востока. - Чкалов: Кн.изд., 1954. - 340 с.
Literatura
1. Chemidov M.M. Vlijanie vypasa na produktivnost' i strukturu rastitel'nosti pastbishhnyh jekosistem Chjornyh zemel' Kalmykii // Vestnik Saratovskogo GAU im. N.I.Vavilova. - 2010. - №1. - S.28-31.
2. Maksimova Z.V., Maksimov A. Nagruzka, norma i jomkost' pastbishh po stadijam digressii // Mat-ly dokl. Mezhdunar. nauch.-praktich. konf. «Innovacionnye podhody k problemam i perspektivam razvitija APK v Respublike Saha (Jakutija)». - Jakutsk: Izdat-Print, 2017. - S. 368-371.
3. Vishnjakova O.V., Ubugunov V.L. Ocenka agrojekologicheskoj ustojchivosti pochv stepnyh jekosistem Zapadnogo Zabajkal'ja v uslovijah aridizacii klimata // Jelektronnyj nauchno-metodicheskij zhurnal Omskogo GAU. -2017. - №4 (11) URL http://e-journal. omgau.ru /images /issues /2017/4/00463.pdf. - ISSN 2413-4066.
4. Lachko O.A., Susljakova G.O. Jekologo-biologicheskie i agrotehnicheskie osnovy sozdanija pastbishh // Kormovye kul'tury. - 1989. - №6. - S.15-19.
5. Trofimova L.S., Trofimov I.A., Jakovleva E.P. Dopustimye nagruzki na pastbishhnye jekosistemy // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. - 2010. - №2. - S.25-27.
6. Golovanov A.I., Zimin F.M. Problemy i metody rekul'tivacii narushennyh zemel' // Melioracija i vodnoe hozjajstvo. - 2005. - №5. - S.28-32.
7. Bradshashh A. D. The biology of land restoration // Applied Population Biology (Monographiae Biological). - 1992. - Vol. 67. - P. 25-44.
8. Jordan Shh. R., Peters R. L., Allen E. B. Ecological restoration as a strategy for conserving biological diversity // Environmental Management. - 1988. - Vol. 12.. - P. 55-72.
9. Mozhajskij A.A. Jeksperimental'naja ocenka vozmozhnostej kompleksnyh melioracij kak sredstva snizhenija jekologicheskih jeffektov tehnogennogo zagrjaznenija // Naukojomkie tehnologii v melioracii: materialy mezhdunarodnoj konferencii «Kostjakovskie chtenija». - M.: VNIIA, 2005. - S.312-317.
10. Kolesnikov B.P. O nauchnyh osnovah biologicheskoj rekul'tivacii tehnogennyh landshaftov // Problemy rekul'tivacii zemel' v SSSR. - Novosibirsk: Nauka, 1974. - S.12-25.
11. Mihajlova S.M. Adaptacionnye osobennosti travjanistyh rastenij pri ih vtorichnoj introdukcii v uslovijah zolootvala //Biologicheskaja rekul'tivacija i monitoring narushennyh zemel': materialy mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. - Ekaterinburg: Izd-vo Ural'skogo un-ta, 2007. - S.523-536.
12. Dzybov D.S. Metod agrostepej: uskorennoe vosstanovlenie prirodnoj rastitel'nosti. - Saratov: Nauchnaja kniga, 2001. - 50s.
13. Guljanov Ju.A., Jarcev G.F., Satunkin I.V., Bajkasenov R.K. Prijomy tehnologii, produktivnost' vegetativnoj massy, pitatel'naja i kormovaja cennost' mnogoletnih bobovyh i zlakovyh trav na chernozjomah juzhnyh Orenburgskogo Predural'ja // Izvestija Orenburgskogo GAU. - 2016. - №6(62). - S.389-41.
14. Guljanov Ju.A., Levykin S.V., Kazachkov G.V. Optimizacija sel'skohozjajstvennogo zemlepol'zovanija na osnove prirodopodobnyh tehnologij // Voprosy stepevedenija. - 2018. - №14. - S.57-61.
15. Gurina N.V., Shhirenko A.I., Rogozina Ju.S. Teoreticheskoe obosnovanie tehnologii biologicheskoj rekul'tivacii narushennyh zemel' urbanizirovannyh territorij // Nauchnyj zhurnal Rossijskogo NII problem melioracii. -2017. - №4(28). - S.79-93.
16. Evseev V.I. Pastbishha Jugo-Vostoka. - Chkalov: Kn.izd., 1954. - 340 s.
(Гулянов Юрий Александрович, д.с.-х.н., профессор, с.н.с. отдела степеведения и природопользования; Институт степи Уральского отделения Российской академии наук, 460000, г.Оренбург, ул. Пионерская, 11, телефон +73532776247;
Левыкин Сергей Вячеславович, д.г.н., профессор РАН, заведующий отделом степеведения и природопользования; Институт степи Уральского отделения Российской академии наук, 460000, г.Оренбург, ул. Пионерская, 11, телефон +73532776247;
Казачков Григорий Викторович, к.г.н, научный сотрудник отдела степеведения и природопользования. Институт степи Уральского отделения Российской академии наук, 460000, г.Оренбург, ул. Пионерская, 11, телефон +73532776247).
