Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание продуктивных кормовых угодий при биологической рекультивации нарушенных земель на Енисейском Севере

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Создание продуктивных кормовых угодий при биологической рекультивации нарушенных земель на Енисейском Севере"

л )

На правах рукописи

САРИЕВ АБИБУЛЛА ХАНБИЕВИЧ

СОЗДАНИЕ ПРОДУКТИВНЫХ КОРМОВЫХ УГОДИИ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ЕНИСЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

06.01.06 - Луговодство и лекарственные, эфирно-масличные культуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 П НОЯ 2014

Москва-2015

005555609

005555609

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крайнего Севера Россельхо-закадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Зеленский Владимир Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующая лабораторией агрохимии органических удобрений ФГБНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, заслуженный деятель науки РФ Мёрзлая Генриэта Егоровна

кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник отдела луговодства ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса» Щербаков Михаил Федорович

Ведущая организация - ФГБНУ «Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка»

Защита диссертации состоится «21 » января 2015 г. в 10:00 ч. на заседании диссертационного совета Д 006.019.01 при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса» по адресу 141055, г. Лобня, Московской области, Научный городок, корпус 1.

Телефон 8(495)577-73-37, факс 8(495)577-71-07, Е-таП:50УеМк@уапс1ех.ги

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса».

Автореферат разослан « 11 » ноября 2014г., автореферат и диссертация размещены на сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации: http://vak.ed.gov.ru

Учёный секретарь диссертационного^ доктор сельскохозяйственных наук _

/Победнов Ю.А./

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Енисейский Север площадью 1899,8 тыс. км2 простирается от арктических пустынь до границ южной тайги. Строительство и эксплуатация газопроводов, буровых установок, добыча и переработка полезных ископаемых, применение при этом вездеходного транспорта отрицательно влияют на окружающую среду, в частности на оленьи пастбища. В связи этим создание продуктивных кормовых угодий с применением эффективных приёмов биологической рекультивации нарушенных земель в тундровой и лесотундровой зонах Енисейского Севера является актуальным. Актуальность темы в настоящее время и на перспективу возрастает в связи с принятием Указа Президента России от 02.05.2014 г. № 296 «О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации» и Постановлением Правительства Российской Федерации от 21.04.2014 г. № 366 «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 г.»

Цель исследований: создание продуктивных кормовых угодий при биологической рекультивации техногенно нарушенных земель в условиях промышленного освоения территории Енисейского Севера.

Задачи исследований: подобрать сорта и виды многолетних злаковых трав для создания продуктивных кормовых угодий на рекультивируемых землях; разработать составы травосмесей для создания устойчивых по продуктивности сенокосов (сочетание видов, нормы высева семян); изучить изменение качества корма под влиянием агротехнических приёмов; провести оценку сре-дообразующей роли многолетних злаковых трав; установить эффективные дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений; определить экономическую эффективность приёмов и технологий создания сеяных травостоев.

Новизна исследований. Впервые в результате проведения трёх полевых опытов на техногенно нарушенных землях в тундровой зоне Енисейского Севера: изучены новые сорта многолетних злаковых трав, разработаны составы травосмесей, их средообразующая роль для восстановления растительного покрова нарушенных земель; изучено изменение качества корма под влиянием агротехнических приемов; подобраны оптимальные дозы внесения минеральных удобрений для злаковых травостоев; определена экономическая эффективность приемов и технологий создания сеяных сенокосов.

Практическая значимость заключается в научном обосновании приемов создания сеяных сенокосов на основе применения разработанных травосмесей, эффективных доз и сочетаний удобрений их подкормки, обеспечивающих повышение продуктивности 1 га в 4,6-4,9 раза - с 196 до 910-970 кормовых единиц и оказывающих положительное влияние на почву. Разработанные приемы и технологии внедрены на трассе газопроводов Северосоленинское - Мессояха -Норильск (на площади 16 га). Достоверность рекомендаций подтверждена актами внедрения комиссии ОАО «Таймыргаз» от 02.11. 2012 г. и 25.04 2014 г.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации изложены в ежегодных научных отчетах, докладывались и обсуждались на заседаниях отдела растениеводства, Ученого совета института, включены в сборни-

ки научных трудов ФГБНУ НИИСХ Крайнего Севера; докладывались на научных конференциях в 2009-2013 гг. По теме диссертации опубликовано 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК; 3 рекомендации; подана заявка на изобретение по биологической рекультивации нарушенных земель.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 119 наименований, из них 7 на иностранных языках. Работа изложена на 134 страницах, включает 39 таблиц, 8 рисунков, 11 приложений.

Условия и методика проведения исследований. Работа выполнена в тундровой и лесотундровой зонах Енисейского Крайнего Севера на техногенно нарушенных землях в соответствии с тематическим планом лаборатории биологической рекультивации и кормопроизводства, включённым в Программу фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению и развитию агропромышленного комплекса Российской Федерации.

Опыты 1 и 2 расположены на тундровых торфянисто-глеевых мерзлотных почвах, опыт 3 на торфяно-глеевых мерзлотных почвах. Почва опытов 1 и 2 в слое 0-20 см в год закладки содержала: 2,1% гумуса, легкогидролизуемого азота - 4,5 мг/100 г почвы, подвижного фосфора - 8,0, обменного калия - 1,3 мг/100 г, почва опыта 3 - гумуса - 3,8%, легкогидролизуемого азота - 14,2 мг/100 г почвы, подвижного фосфора 3,4, обменного калия - 6,5 мг/100 г почвы.

Опыты заложены в 2006 г. методом рендомизированного размещения по-вторностей вариантов. Повторность в опытах четырехкратная. Площадь опытной делянки 35 м2, учетная площадь делянки 25 м2, ширина защитных полос 0,5 м. В опыте 1 изучали эффективность сортов и одновидовых травостоев, в опыте 2 - двух- и четырехкомпонентные травосмеси из верховых и низовых видов трав с различными нормами высева. В опыте 3 проведена оценка действия различных доз азотного, фосфорного и калийного удобрений. В качестве компонентов одновидовых травостоев и злаковых травосмесей в опыте 1 и 2, четы-рехкомпонентной травосмеси в опыте 3 использовали кострец безостый, пырейник сибирский, овсяницу красную, мятлик луговой. Посев трав произведен 1-3 июля 2006 г. Посев трав в тундровой зоне проводили по нарушенной транспортом почве без механической обработки из-за сильной обводненности; в лесотундровой зоне почву обрабатывали фрезой (в 2 следа). Удобрения в дозе (ЫбоРбоКсвд) на опытах 1 и 2 вносили ежегодно, в опыте 3 изучали дозы (схема представлена в табл.3). В качестве удобрений использовали аммиачную селитру, простой гранулированный суперфосфат и хлористый калий.

Ботанический состав травостоя определяли методом весового анализа проб с выделением сеяных и дикорастущих злаков, бобовых и разнотравья. Учёт урожайности проводили путём скашивания травостоя малогабаритной косилкой на высоте среза 5-7 см. Питательную ценность и продуктивность трав рассчитывали по химическому составу фитомассы по методике ВНИИ кормов (1995), статистическую обработку данных учёта урожая - методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1985), химический состав растительных и почвенных образцов по стандартным методикам. Расчёт экономической эффективности вложенных средств проводили по методике ВНИИ кормов (1995).

Природно-климатические условия района исследований определяются влиянием Северного Ледовитого океана и многолетней мерзлотой почв. Среднегодовая температура воздуха всегда отрицательна и составляет -12,4°С. Средняя температура самого тёплого'месяца (июля) +14,0°С. Вегетационный период длится около 90 дней. Сумма эффективных температур выше +5°С составляет в среднем 854°С, выше +10°С - 457°С, сумма осадков за год - 519 мм, в период вегетации растений - 165 мм. Наиболее благоприятные условия для многолетних злаковых трав сложились в вегетационный период 2008-2009 гг.: сумма температур > +5°С составила 926°С и 927°С, в 2006 и 2007 гг. - 740 и 824°С. В связи с переувлажнённостью почв в условиях вечной мерзлоты температурный фактор имеет наиболее важное значение.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Многолетние злаковые травы для биологической рекультивации нарушенных тундровых земель

Биологические показатели многолетних злаковых трав, перспективных для биологической рекультивации нарушенных земель в тундровой зоне В год закладки полевого опыта (2006) полевая всхожесть семян верховых злаков составила 54-58%, костреца безостого местной популяции - 26%, низовых злаков - 60-63%. Количество всходов на 1 м2 костреца безостого Кенон-ский составило 1150 шт./м2, пырейника сибирского Гуран - 1330, овсяницы красной - 2600, мятлика лугового - 3600 шт./м2.

Плотность побегов костреца безостого сортов Антей и Кенонский по годам жизни снижалась (соответственно с 1540 до 940 и с 1720 до 1200 шт./м2), пырейника сибирского Гуран - с 1890 до 1430, овсяницы луговой - с 1010 до 510 шт./м2. Количество побегов низовых злаков увеличивалось: овсяницы красной с 2300 до 3410, мятлика лугового с 3300 до 5340 шт.м2. Это обосновывает целесообразность сочетания верховых и низовых видов трав в травостоях.

Фенологические фазы сеяных трав в условиях Крайнего Севера сильно растянуты. В год посева всходы появлялись в июле, а весеннее отрастание побегов на 2 - 4-й годы жизни растений отмечали в начале третьей декады июня. Первые два года жизни (2006-2007 гг.) низовые злаки (овсяница красная и мятлик луговой) находились в фазе кущения. У верховых злаков в первый год вегетации тоже отмечена только фаза кущения, за исключением пырейника сибирского, побеги которого достигли фазы выхода в трубку. В последующие годы (2007-2009 гг.) фазу выхода в трубку отмечали в конце третьей декады июня - начале первой декады августа у всех верховых злаков. У низовых злаков эта фаза наблюдалась в 2008-2009-м гг. Фаза цветения пырейника сибирского Гуран зафиксирована в третьей декаде августа в 2007-2009 гг. Цветение овсяницы красной отмечено только в 2009 г., мятлика лугового - в 2008 и 2009 гг. (в третьей декаде августа), образование семян мятлика лугового в - августе 2009 г., овсяницы красной - в сентябре. В течение всех лет наблюдений сеяные травы вегетировали до заморозков и уходили в зиму в зеленом состоянии.

В ботаническом составе одновидовых травостоев верховых злаковых

трав за годы исследований содержание сеяных видов составило 85-88%, дикорастущих злаковых трав - 10-13%, разнотравья - 2-4%. Высокой фитоценоти-ческой активностью отличались сорта низовых злаков в течение всех лет исследований. В среднем за три года их содержание составило: овсяницы красной Татьяна - 97%, мятлика лугового Балин — 96%. Формирование плотных травостоев этих видов препятствовало внедрению в их состав дикорастущих злаковых трав и разнотравья (их доля не превышала 3-4%).

Качество корма в зависимости от видового состава сеяного травостоя. Содержание протеина в сене из сеяных злаков на фоне ЫбоРвоКад (15,215,8% СВ) превышало природный травостой на 6,7-7,3 %, что связано с биологическими особенностями сеяных видов (увеличением облиственности) и улучшением азотного питания. Содержание сырой клетчатки в сеяных травах на фоне удобрений (23,4-25,5% СВ) было благоприятным для переваримости жвачными животными (Дмитроченко А.П., Пшеничный П.Д., 1975). Увеличение концентрации обменной энергии (с 9,2 до 9,7-9,9 МДж) в 1 кг СВ способствовало производству качественного сена с содержанием 0,76-0,79 корм. ед. в 1 кг. По содержанию сырого протеина и клетчатки сено соответствует требованиям 1-го класса качества в соответствии с отраслевым стандартом.

Урожайность и продуктивность одновидовых посевов злаковых травостоев. В среднем за три года наиболее урожайными оказались кострец безостый Кенонский (14,8 ц/га) и пырейник сибирский Гуран (15,2 ц/га), которые превосходили контроль соответственно в 4,9 и 5,1 раза (табл.1). Урожайность

1. Влияние видового и сортового составов на продуктивность сеяных травостоев в условиях тундровой зоны

Многолетние злаковые травы Урожайность, ц/га СВ В среднем за 2007-2009 гг. Продуктивность в среднем за 3 года

виды сорта 2007 г. 2008 г. 2009 г. ц/га % ОЭ, ГДж корм, ед.

Природный травостой (самозарастание) - контроль 2,0 3,0 4,0 3,0 100 2,8 204

Кострец безостый Антей 13,0 11,5 12,0 12,2 407 - -

Кенонский 17,0 13,0 14,5 14,8 493 14,7 1169

Местная популяция 4,0 5,0 7,5 5,5 183 - .

Пырейник сибирский Гуран 16,0 14,5 15,0 15,2 507 14,8 1165

Овсяница луговая Новосибирская 8,0 7,0 9,0 8,0 267 7,8 608

Овсяница красная Татьяна 13,0 12,0 14,5 13,2 440 12,9 1043

Мятлик луговой Балин 14,0 12,5 15,5 14,0 467 12,95 1106

НСР„5 1,8 3,5 1,7 2,3

костреца безостого сорта Антей была ниже на 18%, чем у сорта Кенонский, урожайность овсяницы красной и мятлика лугового - на 11 и 6%. Наибольшая урожайность и устойчивость её на четвертый год жизни установлена у костреца безостого Кенонский и пырейника сибирского Гуран (соответственно 14,5 и 15,0 ц/га). Для изучавшихся низовых видов злаков различия по урожайности в

среднем за 3 года и по годам пользования были несущественными. С учётом качества корма и урожайности определена продуктивность изучаемых видов и сортов трав. По производству обменной энергии и кормовых единиц сеяные одновидовые травостои превосходят в 4-5 раз природный травостой. Производство кормовых единиц с 1 га верховыми видами на 6-11% больше чем у низовых видов злаковых трав.

Подбор травосмесей для рекультивации нарушенных тундровых земель

Биологические показатели формирования сеяных травостоев. Количество всходов низовых (травосмесь 1) и верховых (травосмесь 2) видов злаков в 2006 г. увеличивалось соответственно в 2,3 и 2,1 раза (с 1510 до 3550 шт./м2 и с 745 до 1600 шт./м2) по мере увеличения нормы высева семян в 2,2 и в 2,1 раза. При этом показатели полевой всхожести семян существенно не различались: 50-55% у семян низовых видов злаков и 52-56% - у верховых видов. В четырех-компонентных травосмесях количество всходов также зависело от нормы высева. Показатель плотности травостоев по общему количеству побегов на 1 м2 по годам жизни трав характеризует устойчивость сеяных травостоев. Так, для травостоя, состоящей из низовых видов злаков, плотность побегов по годам жизни нарастала и на четвертый год (2009) была наиболее высокой (4240-4850 шт./м ). У второй травосмеси, состоящей из верховых видов, происходило постепенное снижение плотности травостоя: на четвертый год этот показатель снизился на 24% по сравнению со вторым годом жизни (с П00 до 1300 побегов на 1 м2 при норме высева семян 22 млн.шт./га). При залужении третьей травосмесью, в которой преобладали низовые виды, при норме высева семян 38 млн.шт./га от второго к третьему и четвертому годам жизни плотность травостоя повысилась на 13 и 47 %. При посеве четвертой травосмеси (40 млн.шт./га), с доминированием верховых видов злаков, этот процесс снижался: плотность побегов повышалась на 6 и 17%.

Ботанический состав. Изучение 4 травосмесей показало, что наиболее устойчивое содержание сеяных видов достигается при включении низовых видов (мятлик луговой, овсяница красная) в качестве доминантов и верховых видов (кострец безостый, пырейник сибирский) как дополняющих компонентов с общей нормой высева 38 млн.шт./га или 46 кг/га (третья травосмесь) при 100% -посевной годности. Однако с учётом необеспеченности региона отечественными сортами низовых видов злаков для трехлетнего срока использования вполне допустимо залужение травосмесью с преобладанием верховых видов (четвертая травосмесь) при дополнении их низовыми видами злаков. При этом участие сеяных видов на третий год использования составило 85% от общей урожайности, а дикорастущие виды были представлены в основном злаками (мятлик арктический, овсяница овечья, вейники краснеющий и незамечаемый).

Качество корма в зависимости от состава травосмесей. В контроле установлено низкое содержание сырого протеина в корме (8,3%), а также жира (1,3%) и фосфора (0,21%). На фоне ежегодного внесения ЫбоРеоКад содержание

сырого протеина повысилось на 6,4 — 8,8% по сравнению с контролем; наиболее высокая концентрация установлена при залужении первой травосмесью -17,1% СВ. Отмечалось также повышение концентрации жира в корме (с 1,3 до 2,3-2,6%), кальция (с 0,30 до 0,48-0,55%) и калия (с 1,9 до 2,7 - 2,9%). Содержание клетчатки было близким к оптимальному во всех изучавшихся травостоях, что объясняется преобладанием вегетативных побегов. Некоторое повышение клетчатки (до 24,6%) установлено для травостоя из низовых видов (первая травосмесь).

Установлена тенденция повышения содержания обменной энергии при сочетании низовых и верховых видов злаков (третья травосмесь) - с 9,85 до 10 МДж в 1 кг СВ. Следует отметить, что общепринятый показатель оценки сена по содержанию кормовых единиц заметно возрастал для сеяных травостоев (до 0,78-0,80 корм. ед. в 1 кг СВ) по сравнению с природным травостоем (0,69 корм, ед./кг СВ).

Урожайность и продуктивность травостоев в тундровой зоне. В результате самозарастания в контроле (без удобрений) сложился разнотравно-злаковый травостой с урожайностью 3,8 ц/га СВ в среднем за 3 года (табл.2). Создание сеяных травостоев на фоне ежегодной подкормки в дозе ЫбоРбоКдо повысило урожайность в

2. Урожайность и продуктивность травостоев в тундровой зоне

Состав высеянных травосмесей Норма высева, млн. шт./га Год В среднем за 2007-2009 гг. Продуктивность, в среднем за 2007-2009 гг.

2007 2008 2009 ц/га СВ % ОЭ, ГДж/га корм, ед., на 1 га

Природный травостой (самозарастание)- контроль 3,1 3,9 3,5 3,8 100 3,5 262

Травосмесь 1 - низовые виды злаков: овсяница красная + мятлик луговой (50:50, %) 30 8,0 5,0 6,5 6,5 171 6,4 507

48 14,8 11,9 18,1 14,9 392 14,7 1162

65 15,8 12,7 16,8 15,1 397 14,9 1178

Травосмесь 2 - верховые виды злаков: кострец безостый + пырейник сибирский (50:50, %) 14 10,7 5,1 7,9 7,9 208 7,8 616

22 14,4 10,0 14,3 12,9 339 12,7 1006

29 14,9 10,4 14,7 13,3 350 13,1 1037

Травосмесь 3 - низовые + верховые виды злаков, с преобладанием низовых (30:30:20:20, %) 24 9,5 7,0 7,9 8,1 213 8,1 648

38 15,2 14.3 16,2 15,2 400 15,2 1216

52 15,0 14.1 15,1 14,7 387 14,7 1176

Травосмесь 4 - верховые + низовые виды злаков, с преобладанием верховых (35:35:15:15, %) 20 9,8 5,4 7,0 7,4 195 7,4 592

30 16,5 14,3 17,9 16,2 426 16,2 1296

40 16,3 14,0 17,2 15,8 416 15,8 1264

НСР05 - 1,68 2,1 2,1 1,96 -

1,7-4,3 раза в зависимости от состава и нормы высева травосмесей. Для травостоя, созданного на основе посева первой травосмеси, состоящей из низовых видов злаков, рост урожайности в 3,9 раза отмечали при повышении нормы высева от 30 до 48 млн.шт. семян на 1 га. При залужении второй травосмесью, со-

стоящей только из верховых злаков, урожайность травостоя существенно возросла - в 3,4 раза по сравнению с контролем при увеличении нормы высева семян с 14 до 22 млн. шт./га; дальнейшее повышение нормы высева было не эффективным. Сочетание низовь1*х видов (доминирующая группа) и верховых (дополняющая группа) при норме высева травосмеси 3 из расчёта 38 млн.шт./га семян существенно повысило урожайность по сравнению с ранее рекомендованной нормой - в 1,9 раза и по сравнению с контролем - в 4 раза. Показатели урожайности травостоя, созданного на основе посева травосмеси 4 с преобладанием верховых видов над низовыми, существенно не отличались от третьей травосмеси. Однако, учитывая ботанический состав - соотношение сеяных и дикорастущих видов, преимущество сохраняется за третьей травосмесью.

Технология создания сеяных травостоев, включающая ежегодное внесение подкормки в дозах NeoPeoKüo, обеспечивает увеличение производства обменной энергии в 3,6-4,6 раза, кормовых единиц в 3,8-4,9 раза. При залужении травосмесью 3 и внесении NsoPóoKm потенциал природных условий тундровой зоны резко возрастает: по производству обменной энергии в 4,3 раза и кормовых единиц в 4,6 раза.

Экономическая эффективность технологий создания сеяных травостоев на основе травосмесей разного состава определяли по совокупности принятых показателей: стоимость произведенной продукции, совокупные затраты на проведение работ и материальные ресурсы, себестоимость корма и скорость окупаемости затрат. Затраты на создание сеяных травостоев на основе рекомендуемых третьей и четвертой травосмесей (с преобладанием низовых или верховых видов злаков), уход (подкормка) и использование составляют 40,7-45,8 тыс. руб. Основные статьи (40-47%) в этих затратах составляют стоимость закупленных семян на 1 га, завозимых из более южных регионов страны и импортируемых из других стран, а также стоимость минеральных удобрений (43-48% от суммарных затрат). При этом стоимость фосфорных удобрений в дозе Р60 (9,3 тыс. руб/га) в 2 раза превосходит затраты на азотные удобрения и в 2,3 раза - на калийные удобрения.

Себестоимость корма при залужении перспективными травосмесями (третья и четвертая) составила 4466 и 4715 руб. за 100 корм, ед., что в 2,6 - в 2,7 раза дороже цены фуражного овса. Срок окупаемости затрат стоимостью произведенного корма - 2,6-2,8 лет. Это позволяет обосновать предложение о необходимости полного возмещения затрат на рекультивацию нарушенных земель за счёт промышленных предприятий нефтегазовой и горнорудной отраслей производства, занимающихся добычей и переработкой природных ресурсов.

Средообразующее значение создания сеяных травостоев оценивали по накоплению подземной массы, продуктивному действию низовых и верховых видов, выносу элементов питания (азота, фосфора и калия) с урожаем надземной массы и содержанию азота и фосфора в подземной массе, а также по свойствам дернины - плотности травостоя осенью, устойчивости к водной эрозии.

Наблюдения за развитием корней сеяных злаковых травостоев в тундровой зоне (опыт 2) начались в год посева. В 2006 г. корни многолетних трав развивались слабо, длина корней в среднем составила 8-12 см, появление корне-

вищ не отмечалось, не происходило и формирование корней второго порядка, а количество зародышевых корней на одном растении составляло 6-7 штук. Со второго года жизни (2007 г.) отмечена активная фаза формирования корней: глубина проникновения корней составила 12-18 см. У низовых злаков наблюдали формирование корневищ, единично - у костреца безостого. По биомассе корней в 2009 г. (62-78 ц/га СВ) сеяные травостои в 6-7 раз превосходили природный травостой. На четвертый год жизни трав подземная масса составила 98116 ц/га СВ; в ней содержалось 91-94 кг/га азота и 3,5-4,1 кг фосфора, что было в 12 раз больше, чем в природном травостое.

Эффективность минеральных удобрений на сеяных травостоях при биологической рекультивации нарушенных земель

Влияние различных доз азотного удобрения на биохимический состав сеяных трав. Разные дозы азотного удобрения на фоне (РК) оказали наиболее сильное влияние на ботанический состав травостоя, способствуя доминированию сеяных злаковых трав (96% от урожайности) в среднем за три года использования (четыре года жизни 2006-2009 гг.). При этом наиболее высокое участие на четвертый год жизни среди сеяных компонентов занимал мятлик луговой Балин (47%), на втором месте была овсяница красная Татьяна (33%), далее -пырейник сибирский Гуран (12%) и кострец безостый Кенонский (8%). По отзывчивости на подкормку фосфорным удобрением в дозе (Рбо) также на первом месте среди сеяных видов был мятлик луговой (41%), на втором - овсяница красная (39%), далее - пырейник сибирский (11%) и кострец безостый (9%). Реакция низовых видов злаков на подкормку калийным удобрением в дозе Кбо (фон NeoPeo) была выше, чем на азотные и фосфорные удобрения: доля мятлика лугового в травостое четвертого года жизни достигала 52%, овсяницы красной - 43% от суммы сеяных трав. Участие верховых видов в травостое четвертого года жизни при увеличении дозы до Kiso повышалось: костреца безостого до 25%, пырейника сибирского до 8%. В итоге в ботаническом составе травостоя в среднем за 3 года пользования на фоне NeoPeoKeo доминировали сеяные виды злаков - 95%, дикорастущие виды были представлены злаками (3%) и разнотравьем (2%).

Качество корма сеяных травостоев под влиянием удобрений повышалось, действие разных видов и доз удобрений по разному проявлялось на показателях биохимического состава. Под влиянием азотного удобрения в дозе Neo заметно повысилось по сравнению с фоном (РбоКот) содержание сырого протеина - с 12,4 до 14,6% СВ, концентрация обменной энергии в 1 кг СВ - с 9,49 до 9,75 МДж и кормовых единиц - с 0,71 до 0,76. При возрастании доз азотной подкормки травостоя с N60 до N90 и N120 отмечалось дальнейшее повышение содержания в сене сырого протеина соответственно - до 14,8-17,1% СВ. Применение подкормки фосфорным удобрением в дозе Рво (на фоне NK) также оказало положительное влияние на содержание в корме сырого протеина - с 13,2 до 14,2% СВ и фосфора с 0,23 до 0,29 % СВ; при возрастании доз до Р90-Р150 этот эффект отсутствовал. Подкормка трав калийным удобрением в дозе'Кбо (на фоне NeoPeo)

повысила содержание сырого протеина с 11,5 до 14,0% СВ, однако при этом концентрация калия снизилась вследствие эффекта разбавления в связи с увеличением урожайности в 1,8 раза. Поэтому с учётом качества корма - для увеличения содержания сырого протеина до 13,9% СВ и калия (элемент) до 1,1% СВ в среднем за 3 года целесообразно повышение дозы до К90 (ежегодно).

При изучении различных доз азотного удобрения (на фоне РбоКзд) установлено существенное увеличение урожайности по сравнению с фоном (на 118 и 187% соответственно) при внесении Neo и N120; производство обменной энергии составило 14,5 и 19,3 ГДж/га или 1,1-1,5 тыс. корм, ед./га, прибавка на 1 кг д.в. азота - 8,5 и 10,3 корм. ед. (табл.3). Оценка действия разных доз фосфор-

3. Влияние минеральных удобрений на урожайность сеяных травостоев в лесотундровой зоне (ц/га, в среднем за 2007-2009 гг.)

Варианты опыта Урожайность, ц/га СВ Урожайность в среднем за 3 года Продуктивность 1 га

2007 г. 2008 г. 2009 г. ц/га к фону, % ОЭ, ГДж тыс. корм. ед.

Сеяный травостой без удобрений 4,1 5,2 4,6 4,6 _ 4,3 0,32

Р(,оК9о-фон 6,3 8,0 6,2 6,8 100 6,4 0,50

Фон + Neo 14,3 16,3 13,9 14,8 218 14,5 1,12

Фон + N90 14,1 16,7 14,1 15,0 220 14,6 1,14

Фон + N120 17,1 21,9 19,7 19,5 287 19,3 1,52

Фон+ N150 14,2 20,3 17,1 17,2 253 17,0 1,34

N60K90 - фон 9,8 13,9 12,5 12,1 100 11,6 0,88

Фон + Рг.о 10,5 16,9 14,9 14,1 116 13,5 1,03

Фон + Р90 9,4 13,8 12,7 12,0 99 11,2 0,84

Фон + Pl20 9,6 13,8 11,6 11,7 97 11,2 0,85

Фон'+ Piso 9,1 13,5 11,8 11,5 95 10,7 0,80

N6oPf.o - фон 8,1 12,0 10,0 10,0 100 9,4 0,72

Фон + Кбо 14,6 19,9 18,6 17,7 177 16,8 1,30

Фон + К90 13,5 16,1 15,2 14,9 149 14,2 1,09

Фон + К120 10,5 12,2 10,0 10,9 109 10,1 0,75

Фон + Kl50 10,6 12,7 10,8 11,4 114 1,6 0,78

НСР05 1,30 1,33 2,62 1,92 - -

ных удобрений показала, что в условиях торфяно-глеевых почв лесотундровой зоны повышение (на 16%) урожайности сеяного травостоя достигалось при внесении Рбо (на фоне N60K90), продуктивность 1 га повышалась с 0,88 до 1,03 тыс. корм, ед., на 1 кг Р2О5 прибавка составила 2,5 корм. ед. Среди изученных

4-х доз калийного удобрения установлена эффективная доза Кбо, урожайность, при использовании которой повышалась в 1,8 раза по сравнению с фоном ^оР9о, окупаемость 1 кг КгО составила 9,7 корм, ед., продуктивность 1 га составила 16,8 ГДж, 1,3 тыс. корм. ед. в среднем за 3 года.

Экономическая эффективность рассчитана с учётом технологических потерь (25% от урожайности травостоев), затрат на создание сеяного травостоя (обработка почвы - фрезерование в 2 следа, стоимость семян, посев), ежегодную подкормку смесью удобрений в дозах ИбоРбоКбо и заготовку сена рулонным способом с учётом НДС для сельскохозяйственных предприятий, а также стоимости фуражного овса (1700 руб./ц). При создании сеяного сенокоса по разработанной технологии с учётом состава высеваемых травосмесей, ухода и заготовки сена затраты на 1 га составляют 48,24 тыс. руб. При производстве 1163 корм. ед./га себестоимость 100 корм. ед. составляет 4148 руб., что в 2,4 раза дороже современных цен на зернофуражный овес; совокупные затраты, включающие капитальные вложения, возмещаются за счёт стоимости получаемого сена за 3 сельскохозяйственных года, а на неудобренном сеяном сенокосе - за 6 лет, к тому же этот срок не может быть гарантированным для сохранности его состава и урожайности (табл.4).

В связи с тем, что разработанная технология обеспечивает не только производство кормов, но является эффективным способом биологической рекультивации техногенно нарушенных земель в обширном регионе по добыче ценных полезных

4. Экономическая эффективность создания и использования сеяного травостоя в зависимости от применения минеральных удобрений

Способ создания травостоев Продуктивность 1 га, корм. ед. Стоимость, руб/га Затраты руб/га Себестоимость 100 корм, ед. Срок окупаемости за счёт стоимости продукции, лет

Природный травостой (самозарастание) -контроль без удобрений 222 4964 1732 780 -

Сеяный травостой без удобрений 294 4998 28029 9534 5,6

Сеяный травостой, ИбоРбоКбо 1163 19771 48244 4148 2,4

ископаемых, относящихся к невозобновляемым ресурсам, затраты на её применение должны возмещаться за счёт предприятий, занимающихся добычей и переработкой полезных ископаемых. К совокупным затратам следует отнести затраты на организацию доставки и размещения людей, обеспечение техническим, технологическим и инвентарным оборудованием, а также проведение научных разработок.

Выводы

1 .Разработанная технология создания сеяных травостоев для сенокосного использования позволяет не только увеличить производство сена в 4,6-5,0 раз, но и благодаря средообразующей роли многолетних злаковых трав восстановить продуктивность техногенно нарушенных площадей в тундровой и лесотундровой зонах Енисейского Севера.

2. На основе изучения биологических особенностей 5 видов злаковых трав установлено более быстрое формирование подземной массы у костреца безостого и пырейника сибирского во второй и четвертый годы жизни, а также более глубокое проникновение корней (на 18-20 см) по сравнению с низовыми видами (15-16 см). Оценка двух сортов и местной популяции костреца безостого выявила преимущество сорта Кенонский, участие его в травостое на четвертый год жизни составило 72%. Плотность побегов в одновидовых посевах костреца безостого и пырейника сибирского по годам жизни снижалась, а у низовых видов (овсяница красная Татьяна и мятлик луговой Балин) напротив, повышалась от второго к четвертому году в 1,5-1,6 раза. Производство обменной энергии верховыми видами злаков в среднем за 3 года было на 14% больше чем у низовых видов (соответственно 14,7-14,8 против 12,9-12,95 ГДж).

3. Наиболее устойчивое содержание сеяных видов трав на четвертый год жизни (100% от урожайности) установлено при залужении травосмесью с доминированием нормы высева низовых видов (мятлика лугового и овсяницы красной) и дополнением их кострецом безостым и пырейником сибирским с общей нормой высева 38 млн.шт./га (или 46 кг/га при 100%-ной хозяйственной годности). Вместе с тем для трёхлетнего срока использования можно высевать травосмесь с доминированием верховых злаков указанных видов в сочетании с дополняющими видами низовых злаков с общей нормой высева 30 млн.шт./га (или 60 кг/га при 100%-ной хозяйственной годности). При посеве травосмеси, состоящей только из верховых видов злаков, установлено более сильное внедрение дикорастущих компонентов (28-32%) на третий год пользования.

4. Кормовая ценность перспективных травосмесей высокая и практически между ними нет различий: в 1 кг СВ содержалось 9,8 и 10,0 МДж обменной энергии 0,78-0,80 кормовых единиц. Урожайность (15,2-16,2 ц/га) СВ в среднем за 3 года и продуктивность сенокосов, созданных на основе этих травосмесей (15,2-16,2 ГДж ОЭ, или 1,2-1,3 тыс. кормовых единиц), в 4,6-4,8 раза превосходит продуктивность естественного травостоя, сформировавшегося путем самозарастания за четырехлетний период.

5. Совокупные затраты на залужение, уход (подкормка удобрениями) и использование (рулонный способ заготовки сена) составляют 34,9-49,1 тыс. руб./га. Основная доля затрат в этих технологиях приходится на семена (3151%) и минеральные удобрения (40-56%) от всех затрат. Стоимость корма (912972 корм, ед./га с учётом технологических потерь при заготовке) возмещает затраты на создание и использование сеяных травостоев (при сложившихся ценах в IV квартале 2014 г.) только за 3-4 сельскохозяйственных года, получение прибыли за счёт сельскохозяйственной продукции не достигается.

6. Изучение влияния минеральных удобрений на ботанический состав

травостоев показало, что азотные, фосфорные и калийные удобрения положительно влияют (на соответствующих фонах) на увеличение содержания сеяных видов, повышая их участие от 20% на неудобренном фоне до 95-96% на фоне NeoPeoKgo. При этом низовые виды (мятлик луговой, овсяница красная) по сравнению с верховыми видами (кострец безостый, пырейник сибирский) были более отзывчивыми на удобрения, что является новым в отличии от ранее известных закономерностей в луговодстве для лесной зоны.

7. Минеральные удобрения оказывали положительное влияние на повышение содержания сырого протеина в корме (по сравнению с фоном): азотное в дозах Neo-Nno с 12,4 до 14,6-17,1% СВ, фосфорное в дозе Peo - с 13,2 до 14,2%, калийное в дозе Кео - с 11,5 до 14,0% СВ. Кроме того, азотное удобрение в дозе Neo повышало концентрацию обменной энергии с 9,5 до 9,8 МДж в кг СВ, с 0,71 до 0,76 кормовых единиц. Фосфорное удобрение в дозе Р6о повышало содержание фосфора в корме с 0,23 до 0,29% СВ в среднем за 3 года. Содержание калия в корме увеличилось только при применении повышенных доз К90-К120 с

0,98 до 1,10-1,42% СВ.

8. При внесении азотных удобрений в дозах Neo и N120 урожайность сеяного сенокоса повысилась на 118 и 188% по сравнению с фоном (6,8 ц/га на РбоК9о), продуктивность 1 га составила 14,5 и 19,3 ГДж/га ОЭ, 1,1 и 1,5 тыс. кормовых единиц; в расчёте на 1 кг азота получено 10,3 и 8,5 кормовых единиц. Статистически существенное повышение урожайности установлено при внесении фосфорных удобрений в дозе Peo - на 16% (выше, чем на фоне NeoKso - 12,1 ц/га СВ), производство обменной энергии составило 13,5 ГДж/га (1,03 тыс. кормовых единиц/га). Эффективными по влиянию на урожайность были дозы Кбо и Коо, соответственно рост этого показателя составил 77 и 49% к фону (10,0 ц/га СВ на NeoPeo), продуктивность 1 га повысилась с 720 до 1290 кормовых единиц, получена прибавка в расчёте на 1 кг КгО 9,7 кормовых единиц.

9. Благодаря средообразующей роли многолетних злаковых трав восстанавливается растительно-почвенный покров техногенно нарушенных земель в тундровой и лесотундровой зонах. Ускоренное формирование сеяных травостоев по сравнению с самозарастанием нарушенного участка уменьшает глубину оттаивания почв и развитие водной эрозии. В результате увеличения подземной массы до 62-78 ц/га СВ на второй и 98-116 ц/га в слое 0-20 см на четвертый год происходит обогащение почвы органическим веществом. Осенняя отава сеяных травостоев с плотностью 2,9-3 тыс. побегов на 1 м2 снижает опасность смыва почвы в весенний и осенний периоды и развитие водной эрозии.

10. При производстве на сеяном сенокосе 1163 корм, ед./га в среднем за 3 года совокупные затраты на капитальные вложения, уход (ежегодное применение NeoPeoKeo) и заготовку сена рулонным способом составляют 48244 руб/га и могут возмещаться за счёт стоимости полученного корма только за 3 сельскохозяйственных года, без удобрений за 5 лет. Себестоимость 100 кормовых единиц составляет 4148 руб., что в 2,4 раза дороже современных цен на фуражный овес. Однако в связи с тем, что разработанная технология решает не только задачу увеличения в 4-5 раз производства корма в тундровой и лесотундровой зонах, но может применятся как биологический способ рекультивации техноген-

но нарушенных земель, то возмещение затрат должны полностью обеспечить предприятия нефтегазовой и горнорудной отраслей производства, занятых на добыче и переработке природных ресурсов на данной территории.

Предложения производству

Для рекультивации техногенно нарушенных площадей в тундровой и лесотундровой зонах Енисейского Севера необходимо применять технологии создания сеяных травостоев для сенокосного использования и ежегодно проводить подкормку их минеральными удобрениями. Это позволяет увеличить производство сена в 4,6-5,0 раз.

В тундровой зоне для формирования устойчивых к внедрению малоценных дикорастущих видов необходимо высевать травосмесь с преобладанием низовых видов злаков, включающую 13,5 кг/га семян при 100%-ной посевной годности овсяницы красной, 4,5 кг/га мятлика лугового, 14 кг/га костреца безостого, 14 кг/га пырейника сибирского. В связи с переувлажнением торфяни-сто-глеевой почвы посев на участках с нарушенным растительно-почвенным покровом проводят без механической обработки. При недостаточной обеспеченности семенами низовых злаковых трав, а также на слабозасорённых площадях необходимо проводить залужение травосмесью с преобладанием верховых видов злаков, включающей 25 кг/га костреца безостого, 25 кг/га пырейника сибирского, 7 кг/га овсяницы красной, 3 кг/га мятлика лугового.

В лесотундровой зоне для рекультивации нарушенных площадей необходимо высевать травосмесь, состоящую из 10 кг/га овсяницы красной, 4 кг/га мятлика лугового, 25 кг/га костреца безостого и 26 кг/га пырейника сибирского. Торфяно-глеевые почвы предварительно (за год до залужения) следует обработать путем фрезерования (в 2 следа), после естественного уплотнения посев проводить весной разбросным способом.

Рекомендуется использовать сорта: кострец безостый Кенонский, пырейник сибирский Гуран, включенные в Государственный реестр селекционных достижений, допущенные к использованию, овсяницу красную Татьяна, мятлик луговой Балин, ранее проверенные в ГНУ НИИСХ Крайнего Севера. По мере создания новых сортов злаков, допущенных к использованию в северном регионе, ассортимент сортов может быть расширен.

Для повышения продуктивности сеяных сенокосов, улучшения их состава и качества корма в связи с бедностью почв этого региона следует применять ежегодные подкормки минеральными удобрениями в дозах №оРбоКбо.

В связи с большими затратами на рекультивацию техногенно нарушенных площадей, которые не возмещаются стоимостью произведенного корма необходимы дополнительные источники капитальных вложений. Разработанная технология решает не только задачу увеличения в 4-5 раз производства корма в тундровой и лесотундровой зонах, но является биологическим способом восстановления почвенно-растительного покрова нарушенных земель. Поэтому возмещение затрат должны полностью обеспечить предприятия нефтегазовой и горнорудной отраслей производства, занятых на добыче и переработке природных ресурсов на этой территории.

Список основных работ по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Зеленский В.М.Многолетние травы для рекультивации земель в субарктической тундре Таймыра / В.М. Зеленский, А.Х. Сариев // Сиб. вестник с-х. науки. 2008.-№8.-С. 40-46.

2. Зеленский В.М. Биологическая рекультивация нарушенных земель на Енисейском Севере / В.М. Зеленский, А.Х. Сариев // Достижение науки и техники АПК. 2009. - № 6. - С. 16-19.

3. Сариев А.Х. Травосмеси и нормы высева многолетних злаковых трав при биологической рекультивации нарушенных земель / А.Х. Сариев, В.М. Зеленский // Вестник КрасГАУ, 2009. - Вып. 5. - С. 40-45.

4. Сариев А.Х., Зеленский В.М. Изучение многолетних злаковых трав для биологической рекультивации нарушенных земель на Енисейском Севере /А.Х. Сариев, В.М. Зеленский // Достижение науки и техники АПК. 2013. -№11. -С. 27-30.

5. Сариев А.Х. Особенности развития корневой системы многолетних злаков на нарушенных землях Енисейского Севера / А.Х. Сариев // Достижение науки и техники АПК. 2013. - №11.- С. 31-33.

6. Заявка на получение патента РФ на изобретение «Способ биологической рекультивации хвостохранилищ в условиях Субарктики» (авторы Сариев А.Х., Зеленский В.М., Терентьева Н.Ю., Очиколова H.H., Слепова О.Н., Кайзер A.A.) №2014121712 от 28.05.2014 г.

Методические рекомендации:

7. Лосик Г.И Биологическая рекультивации нарушенных тундровых земель на полуострове Таймыр / Г.И.Лосик, В.М. Зеленский, А.Х. Сариев и др. // Методические рекомендации. / Россельхозакадемия. Сиб. регион, отд. ГНУ НИИСХ Крайнего Севера. - Норильск, 2010. - 27 с.

8. Лосик Г.И. Биологическая рекультивация техногенно нарушенных земель на хвостохранилище «Лебяжье» в лесотундровой зоне Крайнего Севера / Г.И. Лосик, В.М. Зеленский,, А.Х. Сариев и др. // Методические рекомендации / Россельхозакадемия. Сиб. регион, отделение. ГНУ НИИСХ Крайнего Севера. - Норильск, 2010. - 36 с.

9. Зеленский В.М. Методы и технологические схемы использования многолетних злаковых трав при биологической рекультивации нарушенных земель в тундровой и лесотундровой зонах Таймыра / В.М. Зеленский, А.Х. Сариев, Н.Ю. Терентьева и др. // Методические рекомендации. Норильск, 2012. - 24 стр.

Заказ № 08-Р/11/2014 Подписано в печать 06.11.14 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 0,8

ООО "Цифровичок", г. Москва, Большой Чудов пер., д.5 тел. (495)649-83-30 ^ www.cfr.ru ; e-mail: zakpark@cfr.ru