УДК 631.617
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1369-1375
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ДЕГРАДИРОВАННЫХ АРИДНЫХ ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ В СЕВЕРНОМ ПРИКАСПИИ
TECHNOLOGICAL METHODS FOR RECLAIMATION OF DEGRADED ARID PASTURAL ECOSYSTEMS IN THE NORTHERN CASPIAN REGION
Тютюма Н.В., Булахтина Г.К.
Tyutyuma N.V., Bulahtina G.K.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Прикаспийский аграрный федеральный научный центр Российской академии наук», Астраханская область, с. Соленое Займище, Россия
Federal State Budgetary Scientific Institution "Precaspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences", Astrakhan region, village Solenoye Zaimishche, Russia
E-mail: gbulaht@mail.ru
Аннотация. В статье представлены разработки технологических приемов восстановления нарушенных пастбищных экосистем отдела рационального природопользования Прикаспийского аграрного федерального научного центра РАН (ФГБНУ «ПАФНЦ РАН») в Черноярском районе Астраханской области, который по степени засушливости причислен к сильно-аридной зоне полупустынь и сухих степей. Исследования отдела в разные годы включали разработку технологии создания монокомпонентного агрофитоценоза из житняка и поликомпонентного пастбища с использованием кустарника терескена, полукустарничков: прутняка простертого, камфоросмы Лессинга с посевом в междурядья трав житняка, мятлика и пырея. Были разработаны видовые составы агрофитоценозов интенсивных сенокосов в условиях орошения, направленные на стабилизацию, увеличение их продуктивности и долголетия, для обеспечения животноводства полноценными и высокопитательными кормами с использованием нетрадиционных для региона кормовых культур: клевера, фистулолиума, двукисточника. Разработаны приемы агролесомелиорации полупустынных пастбищных фитоценозов, в т.ч. созданы зоомелиоративные насаждения с использованием соле-засухоустойчивых и морозостойких видов растений, способных не только выживать в экстремальных условиях, но и формировать большой урожай биомассы высокого кормового качества. Разработан способ использования восстановительного режима в качестве фитомелиоративного приема биологической рекультивации нарушенных земель сельскохозяйственного назначения, а именно: нарушенное пастбище или часть его на год консервируется, т.е. исключается любое воздействие на растительный покров. В первый год «полного отдыха» пастбища происходит самообсеменение растительного покрова; второй год травостой используют для выпаса поздней осенью (с ноября) и зимой или для сенокошения.
Ключевые слова: опустынивание, аридная зона, пастбищные экосистемы, фитомелиорация, защитные лесные насаждения, восстановительный режим.
Abstract. The article presents the development of technological methods for restoring disturbed pasture ecosystems of the department of rational environmental management of the Caspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (FGBI "PAFSC RAS") in the Chernoyarsk region of the Astrakhan region, which, due to the degree of aridity, is classified as a highly arid zone of semi-deserts and dry steppes. The department's research over the years included the development of a technology for creating a monocomponent agrophytocenosis from Agropyron and a polycomponent pasture using Krascheninnikovia shrubs, subshrubs: Kochia prostrata, Camphorosma lessingii with sowing Agropyron, Poa and Elytrigia between the rows. Species compositions of agrophytocenoses of intensive hayfields under irrigated conditions were developed, aimed at stabilizing, increasing their productivity and longevity, to provide livestock with complete and highly nutritious feeds using forage crops that are non-traditional for the region: Trifolium, Festulolium, and Phalaris arundinacea. Techniques have been developed for agroforestry reclamation of semi-desert pasture phytocenoses, incl. zoo- reclamation plantings have been created using salt-drought-resistant and frost-resistant plant species that can not only survive in extreme conditions, but also form a large yield of biomass of high feed quality. A method has been developed for using the restoration regime as a phytomeliorative method for the biological reclamation of disturbed agricultural lands, namely: the disturbed pasture or part of it is conserved for a year, i.e. any impact on vegetation cover is excluded. In the first year of “complete rest” of the pasture, self-seeding of the vegetation occurs; In the second year, the grass stand is used for grazing in late autumn (from November) and winter or for haymaking.
Key words: desertification, arid zone, pasture ecosystems, phytomelioration, protective forest plantings, restoration regime.
Введение. Деградация и опустынивание в РФ является основной проблемой на землях площадью свыше 100 млн га. Только в Республике Калмыкия и Астраханской области таких земель более 6 млн. га. В этих регионах, где характерен засушливый климат, крайне высокие дневные температуры в период вегетации растений, засоленные и обедненные почвы, проблема полноценного кормления животных встает особенно остро [1, 2].
Ряд ученых (Аличаев М.М., Султанова М.Г., Мусалаева П.Д.) отмечают, что в процессе аридной деградации просматривается две стадии. Причем, если первая – это естественные процессы устойчивого почвообразования, связанные с изменением климата и функционированием живых организмов, то вторая стадия обусловлена антропогенным воздействием, которое создает неустойчивый почвенный покров [3].
Проводя многолетние исследования в аридных регионах России, Узбекистана, Туркмении и Монголии ученые (Золотокрылин А.Н., 2005; Золотокрылин А.Н., Гунин П.Д. и др., 2007; Гунин П.Д., Панкова Е.И. и др., 2018) утверждают, что «целесообразно говорить об антропогенной деградации, а не об опустынивании экосистемы только в том случае, если не наблюдается усиление аридности климата» [4-6].
При этом, эффект синергизма от взаимодействия природных и антропогенных факторов создает особенную угрозу масштабных деградационных процессов [7, 8].
Так в Республике Калмыкия и Астраханской области после жесточайшей летней засухи и осенних песчаных и пыльных бурь 2020 года произошло резкое снижение поголовья скота: с мая 2020 по февраль 2021 гг. – почти на 1 млн голов. А в Терско-Кумском междуречье резко возросшее поголовье скота привели к неизбежной экологической катастрофе – массовому оголению и движению песков на большей части (около 60%) территории песчаных пастбищ [9, 10].
Таким образом, процессы опустынивания и деградации на фоне изменений климата в XXI в. в семиаридных и аридных регионах еще сильнее обострят стоящую перед человечеством серьезную проблему продовольственной безопасности, затрагивающей все направления сельского хозяйства.
Принцип разумного использования земельных ресурсов в подобных климатических условиях стал особенно актуальным в тот период, когда в середине прошлого века после «поднятия целинных и залежных земель» страна столкнулась с грозной, неуправляемой стихией – пыльными бурями, ветровой и водной эрозией. Эти, обусловленные человеческой деятельностью явления, стали ярким примером непродуманных экономических решений, горьким опытом нерационального природопользования. Для многих специалистов стало совершенно очевидным, что проблема рационального природопользования аридных территорий России не может быть решена без разработки особой стратегии сельскохозяйственного производства, ориентированной на адаптивное землепользование, восстановление и сохранение природно-ресурсного потенциала, повышение продуктивности и охрану традиционных агроландшафтов.
Установлено, что фитомелиорация является основой адаптивного земледелия, что под сомкнутым травостоем за счет конденсации транспирационного и адвективного паров воды в почве образуется влага, сравниваемая с осадками. Также доказана существенная роль лесомелиорации, которая необходима для охраны почв и устойчивости полевых агроландшафтов с применением кустарниковых и древесных насаждений. Эти насаждения предотвращают эрозионные процессы, способствуют дополнительному снегозадержанию в зоне их влияния, уменьшению глубины промерзания зимой и увеличению влажности почвы в летний период [11-17].
Основная часть. Северная часть Прикаспия, представляющая наиболее континентальную и засушливую часть Европейской территории Российской Федерации, по своим природно-климатическим характеристикам относится к ярко выраженной аридной зоне. Прикаспийский аграрный федеральный научный центр РАН (ФГБНУ «ПАФНЦ РАН») расположен в Черноярском районе Астраханской области, который по степени засушливости причислен к сильно-аридной зоне полупустынь и сухих степей.
В Прикаспийском центре Отдел рационального природопользования был сформирован в 1991 году. Исследования отдела в разные годы были направлены на формирование методологических подходов в области моделирования и прогнозирования динамики агроландшафтов, оценку антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе была дана комплексная экологическая оценка устойчивости различенных типов почв Северного Прикаспия к воздействию ряда антропогенных загрязнителей и разработаны меры по восстановлению их плодородия. Проводились исследования ресурсосберегающих приемов повышения биоразнообразия хозяйственно-ценных древесных видов в деградированной лесной экосистеме Волго-Ахтубинской поймы, а также состояния водных биологических ресурсов водоемов бассейна реки Волга.
Сотрудниками отдела по заданию Минсельхоза Астраханской области были проведены широкомасштабные геоботанические научные экспедиции по мониторингу экологического состояния биоценозов естественных кормовых угодий Астраханской области по административным районам, определена степень деградации и фактической нагрузки выпаса на пастбищные экосистемы. По результатам исследования было отмечено бесконтрольное увеличение поголовья скота, которое обусловило 4-6-кратную перегрузку природных пастбищ, что привело к прогрессирующему опустыниванию территории Астраханской области, а именно: уменьшение запасов пастбищных кормов, оголение почвы, засоренность пастбищного травостоя непоедаемыми, вредными и ядовитыми растениями, увеличение пастбищной и водной эрозии (наличие пастбищных троп, промоин, оврагов и пр.), уменьшение биологического разнообразия фитоценозов, появление открытых песков. По результатам этих работ было принято Постановление правительства Астраханской области о предельно допустимых нормативах содержания скота на пастбищах в отношении поголовья овец на территории Астраханской области № 359-II от 18.09.2017г. [18, 19].
В настоящее время в отделе научные исследования имеют различные направления.
Одно из них, это выявление наиболее перспективных кормовых растений различных жизненных форм для рекультивации деградированных полупустынных пастбищных экосистем. Результатом данных исследований явилось создание коллекционного питомника для сохранения исчезающих из растительного покрова аридных пастбищ экологически важных пустынных кормовых растений, здесь же проводятся опыты по агроэкологическому изучению различных сортов и дикорастущих видов трав, кустарников и деревьев, формированию их генофонда, проводится сравнительная оценка различных видов, экотипов и форм по хозяйственно-ценным и эколого-биологическим особенностям, для выявления экологически пластичных видов и форм с широким диапазоном адаптивного потенциала, для использования в качестве фитомелиорантов в реставрации деградированных экосистем аридных пастбищ. В настоящее время в состав питомника входят: люцерна (35 видов), эспарцет (7 видов), астрагал (20 видов), терескен (4 вида), изень (2 вида), колосняк гигантский, черкез, чогон, кейреук, джузгун, саксаул, аморфа, гледичия, селитрянка Шобера, чингиль [20-24].
По данному направлению отдел активно сотрудничает в области изучения генофонда многолетних кормовых культур, в том числе, пригодных к выращиванию в богарных условиях полупустыни и пустыни, с ТОО «Юго-Западный научно-исследовательский институт животноводства и растениеводства», Республика Казахстан, г. Шымкент; с Узбекским НИИ каракулеводства и экологии пустынь, Узбекистан, г. Самарканд; с Приаральской опытной станцией, ф-л ТОО «Юго-Западный НИИ Животноводства и Растениеводства», Актюбинская обл. г. Шалкар, Институтом ботаники, физиологии и генетики растений Национальной Академии Наук Республики Таджикистан.
Следующее направление – фитомелиорация деградированных пастбищ, в т.ч. разработка технологических приемов создания полупустынных кормовых агрофитоценозов. В результате этих исследований были разработаны технологии создания монокомпонентного агрофитоценоза из житняка и поликомпонентного пастбища с использованием кустарника терескена, полукустарничков: прутняка простертого, камфоросмы Лессинга с посевом в междурядья трав житняка, мятлика и пырея. В процессе исследования рассматривались различные способы посева: рядовой и разбросной. По результатам этих исследований были получены следующие результаты:
Одно из направлений исследований – разработка технологий создания интенсивных сенокосов в условиях аридного климата. Были разработаны видовые составы агрофитоценозов интенсивных кормовых угодий в условиях орошения, направленные на стабилизацию, увеличение их продуктивности и долголетия, для обеспечения животноводства полноценными и высокопитательными кормами с использованием нетрадиционных для Астраханской области кормовых культур, таких, как козлятник, клевер, фистулолиум, двукисточник. Для создания полноценных качественных травосмесей были использованы следующие виды растений, которые были апробированы в почвенно-климатических условиях Северного Прикаспия: клевер луговой, люцерна посевная (синегибридная), тимофеевка луговая, райграс многоукосный, овсяница луговая, козлятник восточный, двукисточник тростниковидный, фестулолиум, пырей промежуточный, бекмания обыкновенная.
Учитывая питательную ценность компонентов, были составлены травосмеси с различным участием бобовых и мятликовых трав: т/смесь 1(2 бобовых + 2 мятликовых) – Люцерна посевная синегибридная, Клевер луговой, Тимофеевка луговая, Овсяница луговая; т/смесь 2 (1 бобовых + 2 мятликовых) – Клевер луговой, Райграс многоукосный, Овсяница луговая; т/смесь 3 (1 бобовых + 1 мятликовых) – Клевер луговой, Двукисточник тростниковидный; т/смесь 4 (2 бобовых + 2 мятликовых) – Козлятник восточный, Клевер луговой, Райграс многоукосный, Овсяница луговая; т/смесь 5 (1 бобовых + 3 мятликовых) – Клевер луговой, Тимофеевка луговая, Райграс многоукосный, Бекмания обыкновенная; т/смесь 6 (1 бобовых + 3 мятликовых) – Клевер луговой, Фестулолиум, Пырей промежуточный.
В качестве контроля был взят травостой естественного сенокоса заливного луга Волго- Ахтубинской поймы. Состав травостоя: пырей ползучий, мятлик узколистный, кострец безостый, осока береговая, ситняг болотный, дурнишник калифорнийский.
В итоге, все бобово-мятликовые травосмеси превосходили естественные зеленые корма не только по валовой продукции фитомассы с 1 гектара в 10-15 раз, но и по ее питательной ценности (кормовым единицам) в 11-18 раз. При том, что из всех исследуемых травосмесей выделились наиболее урожайные (№№ 1 и 2), различные составы и питательная ценность остальных травосмесей также могут быть использованы производителями кормов и животноводами для различных нужд, как то: подкормка молодняка после отбивки от маток, разные сроки сукотности или стельности, кормление производителей (баранов, быков и др.) в периоды разных по величине нагрузок [28-30].
Исследования отдела также были направлены на разработки приемов агролесомелиорации полупустынных пастбищных фитоценозов, в т.ч. создание зоомелиоративных насаждений с использованием соле-засухоустойчивых и морозостойких видов растений, способных не только выживать в экстремальных условиях, но и формировать большой урожай биомассы высокого кормового качества. В настоящее время нашими сотрудниками на сухостепных деградированных пастбищах созданы различные защитные лесные насаждения (ЗЛН) из тамарикса многоветвистого, лоха узколистного, терескена серого. На этих участках проводятся исследования мелиоративного влияния ЗЛН на аридные пастбищные экосистемы. В результате была выявлена глубина достоверного влияния кормовых кулис в зависимости от вида лесного насаждения от 3 до 25 м на снегораспределение, ветровой режим, температуру приземного слоя воздуха, продуктивную влажность почвы, накопление гумуса, видовое разнообразие, урожайность и питательную ценность прилегающего пастбища. Так на пастбищах с ЗЛН отмечено увеличение на 10-25 % хорошо поедаемых растений, таких как пырей, костры, лебеда. Результаты подсчета среднегодовой урожайности пастбищ с кулисами показали, что они достоверно являются более продуктивными в сравнении с естественными контрольными пастбищами на 40-90%, а также по наличию в 1 кг корма кормовых единиц – на 20-30% [31, 32].
Характерной особенностью аридных пастбищ является зависимость их производительности от складывающихся погодных условий. Продуктивность различных типов пастбищ может возрастать и снижаться в 2-3 раза по отношению к среднеурожайному году. Запасы пастбищных кормов изменяются не только по годам, но и по сезонам года: к зиме они, как правило, снижаются в 2,5 раза. Изменяется не только величина урожая, но и питательная ценность пастбищных кормов: в 100 кг сухого пастбищного корма весной содержится 81,0 к. ед., летом - 49,5, осенью - 54,0 и зимой 18,3 к. ед. Аридные пастбища являются основным источником корма фактически круглый год. Они обладают важнейшими качествами - способностью к ежегодному естественному самовозобновлению и воспроизводству кормовой массы, сохранению и поддержанию почвенного плодородия. В настоящее время, согласно Л.Е. Родину, все аридные экосистемы – вторичны, т.е. это продукт антропогенного образования [33].
Ученые настаивают на том, что необходим поворот в земледелии на так называемые нетрадиционные (адаптивные, почвозащитные, природоподобные («nature-based»), природоохранные, минимальные, нулевые, «green», «no-till») технологии обработки почвы. Исследования на Кизлярских пастбищах в 1987-1989 гг. И.Р. Гамидовым и на Черных землях Республики Калмыкия в 2009 г. Чемидовым М.М., показали, что их продуктивность можно повысить с помощью предоставления средне- и сильнодеградированным участкам пастбищ отдыха от выпаса скота [34, 35].
На светло-каштановых почвах аридных пастбищ Астраханской области в отделе рационального природопользования ФГБНУ «ПАФНЦ РАН» был разработан способ использования восстановительного режима в качестве фитомелиоративного приема биологической рекультивации нарушенных земель сельскохозяйственного назначения, а именно: нарушенное пастбище или часть его на год консервируется, т.е. исключается любое воздействие на растительный покров. В первый год «полного отдыха» пастбища происходит самообсеменение растительного покрова; второй год травостой используют для выпаса поздней осенью (с ноября) и зимой или для сенокошения. Исследования происходили на пастбищах с различной животноводческой нагрузкой, в т.ч.: оптимальной, повышенной и высокой. Контрольный участок – без нагрузки. На всех участках были выделены и изолированы с помощью сетки-рабицы от воздействия человека и животного площадки – «восстановители» в четырех повторностях. Общая площадь каждого «восстановителя» – 36 м2; учетная площадь – 25 м2. Каждый «восстановитель» учитывался как отдельная повторность.
По результатам проведенных исследований выявлено следующее:
Заключение. Таким образом, система рационального использования естественных кормовых угодий лежит в основе всех направлений восстановления и повышения их продуктивности. В эту систему входят следующие составляющие: установление оптимальной нагрузки на пастбища, смена их использования (выпас, изоляция от выпаса, сенокос), создание условий для обсеменения растений, мелкое рыхление почвы и подсев трав (поверхностное улучшение). Большое внимание уделяется также и коренному улучшению пастбищ в аридных районах с посевом засухо- и солеустойчивых трав, кустарников и полукустарников.
Сберегающее земледелие является долгосрочным видом ресурсосбережения. При рациональном его введении удается достичь максимальных показателей минимизации затрат, сокращения ущерба экономике и экологии, существенно повышается эффективность производства.
Cписок литературы