CC BY
2УДК 631.874; 633.2/3
Солдатова И. Э., Солдатов Э. Д. Soldatova I. E., Soldatov E. D.
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОХРАНЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ ЭКОСИСТЕМ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES IN THE PRESERVATION OF THE ENVIRONMENTAL SECURITY OF MOUNTAIN ECOSYSTEMS OF THE NORTHERN CAUCASUS
Только поддержанием экологического равновесия биосферы, сохранением горных природных ландшафтов при прогрессирующих антропогенных воздействиях на них и ограниченных возможностях к самовосстановлению, можно решить проблему развития горных экосистем.
С развитием бобового компонента, под действием различных систем ведения лугопастбищного хозяйства, более стабильно развивается и злаковый компонент. Так, на примитивном фоне, с увеличением количества бобовых, доля злаковых трав возросла с 20,2 до 30,4 %. Данный факт объясняется созданием ризосферой бобовых наилучших условий для прорастания злаковых трав и последующего их развития. С применением же стимуляторов роста и увеличением биологической активности почвы, количество злаковых в травостое значительно повысилось, достигнув 54,2-57,5%.Анализ полученных результатов дает возможность определить положительное влияние систем поверхностного улучшения на накоплении энергии почвы, при этом биологическая система, без дополнительной поддержки элементами питания, как при внесении удобрений в чистом виде, так и при различных их сочетаниях показывает более слабое действие на почвенное плодородие, чем в сочетаниях с органической и минеральной системами.
Наблюдения за ростом и развитием травостоя в примитивной системе определили низкий уровень урожайности - 0,9 т/га сухого вещества (СВ) и накопление валовой энергии (ВЭ) - 17,9 ГДж/га. Применение различных систем повысило эти показатели, которые в наилучших вариантах составили 6,17 т/га СВ и 110,6 ГДж/га ВЭ.
Следовательно, в целях ускоренного восстановления деградированных горных лугопастбищ, конструирования фитоценоза с различным видовым составом, обеспечивающим продуктивность лугопастбищ для определенного вида скота и сохранения экологической безопасности экосистем, можно использовать систему ведения с учетом степени деградации кормового угодья.
Ключевые слова: пастбища, биологически активные препараты, Экстрасол, овечий навоз, агроруда, экосистемы.
Only by maintaining ecological balance of the biosphere, preservation of natural mountain landscapes in progressive anthropogenic impacts on them and the limited capacity to heal itself, can solve the problem of development of mountain ecosystems.
With the development of the legume component under the influence of different management systems of grassland farming, growing and more stable cereal component. So, on a primitive background, with increasing number of pulses, the share of grasses increased from 20,2 to 30.4%. This fact is explained by the rhizosphere of legumes by creating the best conditions for the germination of grasses and their subsequent development. With the use of growth stimulants and increase the biological activity of the soil, the amount of grasses in the herbage increased significantly, reaching a reading of 54.2-57.5 per cent. The analysis of obtained results allows to determine the positive impact of systems surface improvement of energy storage of soil, while the biological system, without additional support battery, as when the fertilizer in pure form and in different combinations shows a weaker effect on soil fertility than in combination with organic and mineral systems.
Monitor the growth and development of herbage in the primitive system has identified low yield - 0.9 t/ha of dry matter (DM) accumulation and gross energy (re) is 17.9 GJ/ha. Application of different systems has increased these figures that the best options amounted 6,17 t/ha and ST 110,6 GJ/ha re.
Therefore, in order to accelerate the restoration of degraded mountain grasslands, the construction of communities with different species composition, ensuring the productivity of grasslands for specific livestock species and preservation of ecological safety ecosystems, it is possible to use the system of reference taking into account the degree of degradation of the grassland.
Key words: pastures, biologically active agents,Extrasol, sheep manure, agro ore, ecosystems.
Солдатова Ирина Эдуардовна -
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории горного луговодства и животноводства
Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства с. Михайловское Тел.: (8906) 188-01-38 E-mail: irasha2012@mail.ru
Солдатов Эдуард Дмитриевич -
кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела рационального использования горных земель Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства с. Михайловское Тел.: (8672) 73-04-15 E-mail: skniigpsh@mail.ru
Soldatova Irina Eduardovna -
candidate of biological science, head of the laboratory of mountain meadows and livestock, North Caucasian research institute of mountain and piedmont agriculture v. Mikhailovsky Tel.: (8906) 188-01-38 E-mail: irasha2012@mail.ru
Soldatov Eduadrd Dmitrievich -
candidate of agriculture science, head of the Department of rational use of mountain land,
North Caucasian research institute of mountain
and piedmont agriculture
v. Mikhailovsky
Теl.: (8672) 73-04-15
E-mail: skniigpsh@mail.ru
:№ 2(22), 2016
Известно, что экологическая безопасность -этоустойчивоесостояниеокружающей среды и любая деятельность человека, направленная на сохранение био-ты, с учетом специфичности природных условий, определяет основу устойчивого развития общества.
Только поддержанием экологического равновесия биосферы, сохранением горных природных ландшафтов при прогрессирующих антропогенных воздействияхна них и ограниченных возможностях к самовосстановлению, можно решить проблему развития горных экосистем.
При этом необходимо учитывать, что повышенная опасность горных территорий определяется синергическим характером, при котором развитие отдельных процессов приводит к возникновению других. Создающийся большой суммарный эффект наносит катастрофически отрицательное воздействие на экосистему.
В ходе многолетних исследований в горной зоне выявлено, что в субальпийском поясе, где горно-луговые ландшафты используются в качестве пастбищ, злаково-бобово-разнотравный травостой, при умеренном выпасе, характеризуется соответственным процентным отношением ботанических групп 58:23:19. При интенсивном бессистемном использовании угодий травостой постепенно преобразуется в разнотравно-злаковый, при соотношении 67:32 со следами (1 %) бобовых видов. При этом проективное покрытие почвы травостоем снижается до 32 %. Эти изменения влияют, как на продуктивность пастбищ, сокращая сбор поедаемой массы с 2,47 до 0,63 т/га сухой массы, так и на питательную ценность корма, снижая долю протеина с 127 г на 1 корм.ед. до 84 г[5].
Известно, что незащищенная почва, под действием высокой нагрузки скотом уплотняется с 1,11 до 1,44 г/см3, приводя к катастрофическому ухудшению водно-воздушного режима, тормозя процессы почвообразования, негативно влияя на среду жизнедеятельности микроорганизмов и растений. В этих условиях теряется устойчивость почвы к талым и ливневым водам, возрастает смыв ее плодородного слоя. Если при умеренном использовании пастбищ смыв почвы составляет 12,3 кг/га, то при высокой нагрузке этот показатель увеличивается до 32,17 кг/га.
С продуктами эрозии теряется значительное количество питательных веществ. Если при естественной эрозии потери азота составили 2,32 кг/га; фосфора - 0,61 и калия 4,91 кг/га, то при интенсивной нагрузке соответственно: 83,3; 23,4 и 184,8 кг/га.
За последнее время учеными страны разработан ряд мероприятий, направленных на улучшение деградированных кормовых угодий с предоставлением отдыха, внесением минеральных удобрений [1; 4]. Однако, если первое мероприятие в какой то степени приемлемо (вокруг населенных пунктов с установкой капитальных оград вокруг деградированных участков), то применение минеральных удобрений, даже
во времена лучшего экономического развития страны, в горных условиях было малодоступно, а сама система их внесения экономически не эффективна и экологически не безопасна.
Десятилетние наблюдения показали, что видовое многообразие фитоценозов зависело от удобрения и вносимого азота. Уже на 10-й год из 10о видов трав, описанных в исходном травостое лугопастбищного фитоценоза встречалось: на неудобренном - 101 вид; удобренном ^20р90К40 - 67 видов; удобренном ^40Р90К40 -34 вида, что естественно повлияло на сохранение исторически обитающих популяций. Если учесть тот факт, что при исчезновении одного вида растений погибает до 10 видов живых организмов, то этот агрономический прием может нанести огромный урон экологическому состоянию горных агроландшафтов.
Из общего объема минеральных удобрений 60% приходится на азотные, процесс производства которых является крайне нерациональным. Потери азота в процессе денитрификации и вымывания с поверхностными и грунтовыми водами достигают 20-40 %, загрязняя нитратами водный бассейн.
Установлено, что наиболее эффективными и экологически безопасными в горных условиях оказались системы ведения лугопастбищно-го хозяйства при рациональном использовании биологических, возобновляемых природных и хозяйственных ресурсов, рекомендованных ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса [2].
В наших исследованиях, на деградирован-номлугопастбище субальпийского пояса РСО-Алания было применено три системы:
1. Биологическая - с двухразовым (в начале вегетации доминантов и в период кущения злаковых) внесением 0,1 % водного раствора биологически активного препарата «Экстрасол», изготовленного на основе штамма ризосферных бактерий. Наряду с азотфиксацией они продуцируют физиологически активные вещества, которые, воздействуя на растения, стимулируют их рост и развитие [3; 6].
2. Минеральная - с применением местной цеолитсодержащей бентонитовой глины (агроруды), имеющей реакцию рН -9,11, при содержании валовых форм: Э1 - 47,8 %; N - 8,82 мг/кг сухой массы; Р2О5 - 4,92; К - 11,72; СаО - 21,21; Сс1 -0,003; N1 - 2,72; Си - 2,22; гп - 3,94; Со -420,27; Мо - 3,84; Мд- 2,08 мг/100 г; Ре - 321,19; Мп - 420,27; РЬ - 5,64 мг/кг, обладающей уникальными сорбционны-ми и гигроскопическими свойствами имеющими важное значение на деградированных участках при высоком испарении и низком уровне питательной среды.
3. Органическая - внесение перегноя овечьего навоза, с содержанием 35,0 % органического вещества, способствует не только ускоренному восстановлению гумусового слоя, улучшающего структуру и
водопрочность почвенных агрегатов, но и обогащает почву питательными веществами, при содержании 0,55 % общего и 0,14 % аммиачного азота; 0,47 % фосфора; 0,88 % калия при соотношении С^-17, но и предохраняет почву от высыхания.
Каждая из систем оказала определенное влияние на деградированное лугопастбище (табл. 1).
Установлено, что в примитивной системе ведения, при создании условий заповедной зоны, за 3 года исследований, накопление самовозобновляющегося бобового компонента повысилось, однако не превысило уровня 5,2 %, травостой при этом оставался разнотравно-злаковым. За этот же период, в биологической системе, применение «Экстрасола» стимулировало прорастание семян бобовых трав, дальнейший их рост и развитие, доведя его концентрацию, на второй год жизни, до 17,3 %. Однако, на третий год, к фазе цветения, количественный состав бобовых снизился до 8,7 %, что объясняется недостатком условий питания и более мощным развитием злаковых трав.
Минеральная система определила более равномерное развитие бобовых, хотя показатели в начальной стадии развития были на 2,6 % ниже, чем в биологической системе, но к концу третьего года жизни достигли 13,7 %. Это объясняется способностью агроруды адсорбировать влагу и питательные вещества, постепенно передавая их в почвенный раствор, поддерживая жизнедеятельность растений.
Органическая система, обладая всеми свойствами предыдущих систем, а также поддерживающая более высокую температуру почвы, обеспечивала ее высокую биологическую активность, стимулируя развитие бобовых трав и доведя их содержание до 25,4 %.
С развитием бобового компонента, под действием различных систем ведения, более стабильно развивался и злаковый компонент. Так, на примитивном фоне, с увеличением количества бобовых, доля злаковых трав возросла с 20,2 до 30,4 %. Данный факт объясняется созданием ризосферой бобовых наилучших условий для прорастания злаковых трав и последующего их развития. С применением же
стимуляторов роста и увеличением биологической активности почвы, количество злаковых в травостое значительно повысилось, достигнув 54,2-57,5 %.
Установлено, что по мере развития злаково-бобового компонентов, доля сорного, плохо поедаемого и ядовитого разнотравья, снижалась в пропорциональной зависимости с 64,4 до 20,4 %.
Следовательно, применением различных систем ведения лугопастбищного хозяйства можно конструировать видовой состав, способный не только обеспечить продуктивность кормовых угодий для различных видов скота, но и вести борьбу с сорной растительностью.
Установлено, что линейный рост травостоя за период наблюдения в первую половину вегетации (37 дней) составил: в примитивной системе - 0,82 см/сут.; в биологической - 1,14; минеральной - 1,31 и органической - 1,32 см/сут. Во второй половине вегетационного периода (период массового цветения - 15 дней), в примитивной системе линейный рост фактически прекратился - 0,06 см/сут., в то время как в биологической он составил - 0,34; в минеральной -0,37 и в органической - 0,5 см/сут. При этом, в период кущения, количество побегов во всех системах увеличилось в 2-3 раза.
Наблюдения за ростом и развитием травостоя в примитивной системе определили низкий уровень урожайности - 0,9 т/га сухого вещества (СВ) и накопление валовой энергии (ВЭ) - 17,9 ГДж/га. Применение различных систем повысило эти показатели, которые в наилучших вариантах составили 6,17 т/га Св и 110,6 ГДж/га ВЭ.
Установлено, что агрохимическая характеристика почвы под действием различных систем улучшения значительно изменилась. Плотность почвы, за счет дернового процесса снизилась до 1,24-1,20 г/см3, что обеспечило лучшую ее аэрацию, повысив активность почвенной микрофлоры.
Общеизвестно, что гумус образуется в процессе разложения органики при участии микроорганизмов и зависит от их активности. В наших исследованиях увеличение количества растительных остатков: опада до 2-3 % от урожая надземной массы; отмерших корневых остатков,
Таблица 1 - Действие различных систем ведения на экологию лугопастбищ
Система ведения Ботанический состав Сбор с 1 га Накопление подземной массы Затраты антропогенной энергии, ГДж/га АК по сбору валовой энергии
злаки бобовые разнотравье СВ, ц/га ВЭ, ГДж/га СВ, ц/га ВЭ, ГДж/га
Контроль(примитивная, б/у) 30,4 5,2 64,4 9,9 17,9 15,8 28,6 2,9 6,1
Биологическая(экстра-сол 0,1 %) 57,5 8,7 33,8 44,2 79,6 71,6 134,3 11,7 6,8
Минеральная (агроруда 1 т/га) 53,9 13,7 32,4 59,2 105,7 95,5 180,9 18,9 5,6
Органическая(навоз 10 т/га) 54,2 25,4 20,4 61,7 110,6 100,1 189,6 12,9 8,6
:№ 2(22), 2016
способствовало накоплению этого компонента почвы за период исследований на 0,41-0,66 %. Изменение видового состава фитоценоза со значительным накоплением злаково-бобового компонента, корневая система которого способна накапливать зольные элементы в дерновом слое (0-20 см) почвы, увеличило концентрацию Р2О5 в 2-2,5 раза; К2О в 1,3 раза.
Внесение биологически активного препарата «Экстрасол» (содержащего более 6 млрд. бактерий в 1 г раствора), агроруды, обеспечивающей почву макро и микроэлементами, а также перегноя овечьего навоза, стабилизирующего почвенные процессы, стимулировало нарастание клубеньков на корнях бобовых, повысив их содержание с 2,7 до 21,7 кг/га.
Целлюлозлитическая активность - удобный тест для характеристики напряженности энергетических процессов в почве. Благодаря стабилизации почвенного увлажнения посредством внесения агроруды и перегноя овечьего навоза, целлюлозлитическая активность горно-луговой почвы увеличилась согласно последовательности применения систем улучшения с 24,3 до 47,058,9 %. По мере изменения биологической активности почвы увеличивался процесс накопления общего азота в почве с 0,29 до 0,56-0,72 %.
По мере роста и развития надземной массы и повышения накопления в ней валовой энергии увеличилась масса и подземной части фитоценоза с 15,8 до 100,1 ц/га и концентрации в ней валовой энергии с 28,6 до 189,6 ГДж/га, увеличив энергоемкость почвенного плодородия за период исследования в биологической системе на 13 %; в минеральной на 26 и в биологической на 48 %.
Агроэнергетический коэффициент (АК) окупаемости сбором обменной энергии совокупных затрат антропогенной энергии на формирование фитоценоза, приемы ухода и заготовку кормов был наиболее высоким в органической системе, однако себестоимость кормовой единицы здесь была самой низкой и составила 0,97 руб. против 1,59 руб. на контроле.
Следовательно, в целях ускоренного восстановления деградированных горных луго-пастбищ, конструирования фитоценоза с различным видовым составом, обеспечивающим продуктивность лугопастбищ для определенного вида скота и сохранения экологической безопасности экосистем, можно использовать систему ведения с учетом степени деградации кормового угодья.
Литература
1. Ерижев К. А., Тамов М. Ч. Биологизация луговодства в среднегорной зоне // Горные и склоновые земли России : сб. науч. тр. Владикавказ, 1988. С. 236-238.
2. Кутузова А. А., Зотов А. А., Привалов К. Н. Разработать агроэкологические приемы управления восстановительными сукцес-сиями природных и старосеянных травостоев для повышения продуктивности сенокосов и пастбищ по зонам страны // Программа и методика проведения научных исследований по луговодству. Москва, 2011. С.6-28.
3. Солдатов Э. Д., Солдатова И. Э., Абае-ва Б. А. Микробиологические препараты для восстановления деградированных горных фитоценозов // Вестник РАСХН. 2010. № 1. С. 66-67.
4. Солдатова И. Э. Оптимизация способов повышения биоресурсного потенциала лугопастбищных фитоценозов в горной зоне РСО-Алания : дис. канд. биол. наук / Горский государственный аграрный университет. Владикавказ, 2010. 161 с.
5. Солдатова И. Э., Солдатов Э. Д., Аба-ев А. А. Формирование злаково-бобового травостоя под действием ресурсосберегающих систем ведения горного луго-пастбищного хозяйства РСО-Алания // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 3 (19). С. 126-130.
6. Чеботарь В. К., Завалин А. А., Кипрушки-на Е. И. Взаимодействие бактерий рода
References
1. Erijef K. A. Bipolarization of grassland management in mountain area / K. A. Erigi, M. C. Tamov, in proc. "Mountainous and sloping lands of Russia". - Vladikavkaz, 1988. - S. 236-238.
2. Kutuzova A. A. to Develop agro-ecological methods of management and restoration of natural successions and starocean grass stands to increase the productivity of hayfields and pastures in Russian regions / A. A. Kutuzov, A. A. Zotov, K. N. Privalov / "Program and methodology of scientific research in meadows". - Moscow, 2011. -S. 6-28.
3. Soldatov E. D. Microbiological preparations for the restoration of degraded mountain ecosystems / D. E. Soldatov, I. E. Soldatova, Abaev A. B. // Bulletin of the RAAS. - 2010. -No. 1 - Pp. 66-67.
4. Soldatova E. I. Optimization of methods of increase of bioresource potential of grassland plant communities in the mountain area of North Ossetia-Alania / I. E. Soldatova/ the Dissertation on competition of a scientific degree of candidate of biological Sciences. -Gorsky state agrarian University. -Vladikavkaz, 2010. - 161 S.
5. Soldatova I. E. the Formation of grass-legume herbage under the influence of resource saving management systems of grassland mountain agriculture of North Ossetia-Alania / I. E. Soldatova, E. D. Soldatov, A. A. Abaev / -FGBOU VPO "Stavropol state agrarian
Bacillus с небобовыми растениями // Эффективность применения биопрепарата экстрасол. М., 2007. С. 19-53.
University": "Vestnik APK Stavropolya". - № 3 (19), 2015. - P. 126-130.
6. Chebotar V. K. The Interaction of bacteria of the genus Bacillus with nebbie plants / V. K. Chebotar, A. A. Zavalin, E. I. Kiprushkina / Efficiency of application of biopreparationextrasol. - M. : - 2007. -P. 19-53.
