УДК 631.4
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1411-1414
ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВОЙСТВ ДЕГРАДИРОВАННЫХ СТЕПНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПРИЁМАМИ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ
RESTORATION OF THE PROPERTIES OF DEGRADED STEPPE CHERNOZEMS BY PHYTOMELIORATION TECHNIQUES
Хасанова Р.Ф.1,2, Суюндуков Я.Т.2, Семенова И.Н.2
Khasanova R.F.1,2, Suyundukov Ya.T.2, Semenova I.N.2
1Опытная станция «Уфимская» – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, Россия
2Сибайский институт (филиал) Уфимского университета науки и технологий, Сибай, Россия
1Ufa Experimental Station is a separate structural unit of the Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Ufa, Russia
2Sibay Institute (branch) Ufa University of Science and Technology, Sibay, Russia
E-mail: rezeda78@mail.ru
Аннотация. В работе представлены результаты исследований по восстановлению свойств степных черноземов Республики Башкортостан приемами фитомелиорации. Восстановление нарушенных степных экосистем предусматривает восстановление как естественной растительности, так и почв степей. Многолетние травы обеспечивают круговорот веществ, участвуют в формировании большого количества органического вещества, активизируют жизнедеятельность почвенной биоты и участвуют в формировании водопрочных почвенных агрегатов. Благодаря развитию мощной, разветвленной подземной фитомассы они оказывают противоэрозионную защиту гумусового горизонта от смыва и выдувания. Исследование посвящено изучению фитомелиоративной эффективности отдельных видов трав в восстановлении степных черноземов. Под посевами многолетних трав и под травами естественных сообществ происходит интенсивное восстановление гумуса, что тесно коррелирует с параметрами фитомассы растений. Создание агростепей на деградированных пастбищах и пашне при правильном подборе доз удобрений и технологий обработки почв, будет способствовать не только восстановлению естественной растительности, но и восстановлению свойств почв до уровня, близкого к целинной почве.
Ключевые слова: чернозем, фитомелиоранты, агростепи, плодородие почв.
Abstract. The paper presents the results of research on the restoration of the properties of steppe chernozems of the Republic of Bashkortostan by methods of phytomelioration. Restoration of disturbed steppe ecosystems involves the restoration of both natural vegetation and steppe soils. Perennial grasses provide a cycle of substances, participate in the formation of a large amount of organic matter, activate the vital activity of soil biota and participate in the formation of water-resistant soil aggregates. Due to the development of a powerful, branched underground phytomass, they provide anti-erosion protection of the humus horizon from flushing and blowing. The study is devoted to the study of the phytomeliorative effectiveness of certain types of herbs in the restoration of steppe chernozems. Intensive restoration of humus occurs under the crops of perennial grasses and under the grasses of natural communities, which closely correlates with the parameters of plant phytomass. The creation of agrosteps on degraded pastures and arable land, with the correct selection of fertilizer doses and soil treatment technologies, will contribute not only to the restoration of natural vegetation, but also to the restoration of soil properties to a level close to virgin soil.
Key words: chernozem, phytomeliorants, agrosteps, soil fertility.
Введение. В феврале 2023 года Государственная Дума приняла законопроект, где фитомелиорацию выделяют как самостоятельный вид мелиорации. Необходимость внесения поправок в Федеральный закон «О мелиорации земель» связана с возрастающей последние годы проблемой деградации сельскохозяйственных угодий – пастбищ и прогрессированием процессов опустынивания этих земель [1]. Фитомелиорация – это комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддержания естественных растительных сообществ [2, 3]. Среди фитомелиоративных мер наиболее приемлемы почвозащитные севообороты с многолетними травами, долговременное залужение эродированных почв, полосной сев трав на склонах, улучшение травостоя пастбищных угодий, размещенных, как правило, на крутых склонах и испытывающих высокие пастбищные нагрузки, создание кулис из высокостебельных растений, а также лесных полос поперек склона, которые позволяют управлять интенсивностью процесса эрозии [4].
При фитомелиорации происходит восстановление почвенный биоты посредством растений-мелиорантов. В процессе своей жизнедеятельности растение активирует деятельность почвенной биоты, что положительно отражается на плодородии почвы.
Республика Башкортостан входит в состав Приволжского федерального округа, расположена на Южном Урале. Сельскохозяйственное производство в республике размещено на большой территории, отличающаяся неоднородностью природных условий. Это связано с местоположением региона в центре материка и влиянием меридионально расположенных Уральских гор, а также с сильной расчлененностью рельефа. Территорию республики условно делят на шесть природно-сельскохозяйственных зон: северная лесостепь, северо-восточная лесостепь, южная лесостепь, предуральская степь, зауральская степь, горно-лесная зона. Природно-сельскохозяйственные зоны отличаются не только климатическими показателями, но и рельефом, растительностью и другими факторами, которые определяют особенности развития сельского хозяйства [5].
В целом, климат Башкортостана континентальный, с теплым летом и продолжительной холодной зимой. Почвенный фон характеризуется большим разнообразием типов и разновидностей: черноземы составляют 35%, серые лесные – 30%, остальная часть представлена дерново подзолистыми, аллювиальными и горными почвами.
В структуре земельного фонда земли сельскохозяйственного назначения составляют более 50%, земли лесного фонда около 40%. В структуре сельскохозяйственных угодий пашня составляет 50%, пастбища более 30%, сенокосы более 17% и менее 1% многолетние насаждения. В структуре посевных площадей наибольшую долю занимают зерновые культуры (60,9%), небольшая доля приходится на картофель и овощебахчевые культуры (1,9%), технические и кормовые культуры занимают по 14,7% и 22,5% соответственно [6].
Интенсивная эксплуатация сельскохозяйственных угодий республики сказывается на развитии эрозионных процессов. Более 25% почв являются эрозионно-опасными, более 23% подвержены водной эрозии, 7% – ветровой.
В работе приводятся результаты изучения эффективных фитомелиорантов для восстановления свойств черноземных почв в условиях наиболее засушливой Зауральской степной зоны.
В условиях Зауральской зоны длительное время применялись полевые севообороты с преобладанием яровых зерновых культур с использованием черного пара. Применение зернопаропропашных и зернопаровых севооборотов в сочетании с минеральными удобрениями и внесением навоза из расчета 5 т/га в год не обеспечивало баланс органического вещества почвы. Исследованиями выявлено, что введение в состав севооборота только одного поля трав способствует восполнению почв гумусом, а применение трав в течение 2-3 лет приводит к восстановлению комплекса ее свойств и повышению плодородия.
Установлено, что возделывании бобово-злаковых смесей в севооборотах, например, чины или гороха с суданской травой, способствует улучшению свойств почвы и повышению продуктивности. Использование сидеральных культур (горох, донник, горчица, рапс) в севообороте положительно сказывается на агрохимических свойствах почвы, способствует улучшению фитосанитарного состояния сельскохозяйственного угодья, уменьшает риск развития эрозионных процессов и способствует сохранению влаги [4].
Материалы и методы. Проведено сравнительное изучение наиболее распространенных видов сеяных злаковых и бобовых трав (кострец безостый (Bromopsis inermis Leys.), эспарцет сибирский (Onobrychis sibirica Turcz. ex Grossh.), козлятник восточный (Galega orientalis Lam.), люцерна синегибридная (посевная) (Medicago sativa L.), донник желтый (Melilotus officinalis L.). Возраст полей составлял от 4 до 6 лет. В качестве контроля изучались почвы под видами трав из естественных степей (пастбище) (типчак (Festuca pseudovina L.), житняк гребневидный (Agropyron pectinatum (Bieb.) Beauv.), пырей ползучий (Elytrigia repens L.)., а также под зерновыми культурами (яровая пшеница (Triticum aestivum L.), озимая рожь (Secale сeriale L.).
Результаты исследований и их обсуждение. Фитомелиоративная эффективность разных трав обусловливается формированием надземной и подземной фитомассы. Биологическая продуктивность агроценозов снижается в градиенте север-юг от чернозема выщелоченного к обыкновенному и южному. Это объясняется закономерным снижением естественного плодородия зональных почв, а также ухудшением условий увлажнения в этом направлении. Максимальные величины надземной фитомассы отмечены у сеяных трав, которые снижаются в ряду: козлятник, люцерна, донник, кострец и эспарцет. Среди видов естественных сообществ самой большой фитомассой обладал пырей ползучий, самой низкой – типчак. У степных трав отмечена большая доля подстилки.
Наибольшая корневая масса на всех подтипах чернозема отмечена под травами естественной степи, наименьшая – у зерновых культур. Доля фитомассы в слое 0-5 см от общей корневой массы слоя 0-30 см составляет у злаков естественной степи 77%, у сеяных трав – 69%. Сосредоточение основной корневой массы в поверхностных слоях, создавая мощный каркас, обусловливает высокую эрозионную устойчивость почвы под многолетними травами особенно под злаковыми.
В улучшении физического статуса почвы особая роль принадлежит структурно- агрегатному состоянию. Многолетние сеяные травы способствуют существенному повышению содержания агрономически ценных агрегатов и их водопрочности, почти достигающего уровня целинных почв естественных степей. Результаты сухого просеивания показали, что в слое 0-30 см содержание агрономически ценных агрегатов в целом высокое (75-77%). Наиболее эффективными фитомелиорантами, способствующими оптимизации структурного состояния и в целом агрофизических свойств почв оказались кострец безостый, козлятник восточный и донник белый.
Состав растительности сказывается на формировании цианобактериально-водорослевых ценозов (ЦВЦ) в почве. Являясь обязательным компонентом почвенной биоты, ЦВЦ также участвуют в процессах почвообразования. Фитомелиоративная эффективность ЦВЦ определяется накоплением ими биологической массы, которая под травами достигает боле 10 кг на 1га [7]. Всего под фитомелиорантами исследованиями выявлены 24 вида азотфиксирующих цианобактерий: 18 видов под многолетними бобовыми растениями, 13 видов – под злаковыми. Наибольшее видовое разнообразие ЦВЦ свидетельствует о том, что под бобовыми растениями складываются более благоприятные условия для обильного развития ЦВЦ.
Фитомелиоративная эффективность трав непосредственно обусловливается деятельностью почвенной биоты. Под разными растительными сообществами формируется своя специфическая микросреда. Расчет интегрального показателя биологического состояния (ИПБС) выявил снижение показателей биологической активности на пахотных почвах на 19,3%, по сравнению травами естественных угодий, где показатель ИПБС составляет 80%. Это свидетельствует о нарушении информационных, биохимических, физико-химических, химических и целостных экосистемных функций в почве под зерновыми культурами. Под посевами многолетних трав показатель ИПБС повышается на 10% и достигает 69%, что свидетельствует о нарушении только информационных экосистемных функций почвы [8].
Наиболее эффективным и ускоренным направлением являются искусственно созданные растительные сообщества «агростепей», созданные по методу Д.С. Дзыбова [9]. При этом методе на восстанавливаемом участке происходит очень быстрое восстановление растительного покрова в том обилии видов, каким оно было в естественном целинном ценозе. Полевые опыты с агростепями, заложенные нами на различных угодьях, показали, что на 3-4-й год после высева сено-семенной смеси в составе травостоя присутствуют основные виды степной флоры, которые к 10-му году включают более 80% трав, которые были представлены в исходном ценофонде. Кроме того, по продуктивности и накоплению корневой фитомассы, а на 18-й год и по видовому составу растительного сообщества и основным параметрам плодородия почвы агростепь была сопоставима с целиной [10, 11].
Заключение. Таким образом, землепользование на основе фитомелиорации способствует восстановлению агрофизических свойств, гумуса и позволяет обеспечить противоэрозионную устойчивость почв агроэкосистем.
Список литературы