Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние приема биологической рекультивации на деградированные естественные пастбища в аридной зоне Северного Прикаспия

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Влияние приема биологической рекультивации на деградированные естественные пастбища в аридной зоне Северного Прикаспия"

На правах рукописи

БУЛАХТИНА Галина Константиновна

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ИА ДЕГРАДИРОВАННЫЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ ПАСТБИЩА В АРИДНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ

Специальность: 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ь Щ 2С11

Волгоград- 2014

00554951о

005549515

Работа выполнена в ГНУ Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия

Научный руководитель: Тютгома Наталья Владимировна,

доктор сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты: Дедова Эльвира Батыревна,

доктор сельскохозяйственных наук,

ГНУ Всероссийский НИИ

гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова,

Калмыцкий филиал - директор

Мажайский Юрий Анатольевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель —

главный научный сотрудник

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Калмыцкий государственный

университет»

Защита диссертации состоится «20» июня 2014 г. в 1300 ч. на заседании диссертационного совета Д 220.008.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреяаенни высшего профессионального образования «Волгоградский государственный аграрный университет» по адресу: 400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26, ауд. 303Д.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного аграрного университета и на сайте www.volgau.ccm.

Автореферат разослан « // » МСиЛ 2014 года и размещён на сайте ВолГАУ « 14 » апреля 2014 года.

Учёный секретарь _ __________Бочарников

диссертационного совета, к.т.н. 4Виктор Сергеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В Российской Федерации площадь территорий, подверженных деградации и опустыниванию, составляет свыше 100 млн. га. Около 90% нарушенных земель появляется вследствие действия антропогенных факторов. Важнейшие из ню: - земледелие и пастбищная перегрузка обусловили процессы опустынивания на юге России, в том числе в аридной зоне Северного Прикаспия.

Для современных частных крестьянских хозяйств источники «бесплатного» природного корма при круглогодичной вольной пастьбе и наращивании производства за счет увеличения поголовья сельскохозяйственных животных, представляются экономически более привлекательными на фоне применения высокозатратной мелиорации. Российское законодательство не обязывает сельхозпроизводителей восстанавливать первоначальную хозяйственную ценность используемой земли, в результате чего процессом рекультивации нарушенных кормовых угодий никто не занимается. Существующая хозяйственная деятельность на протяжении последних десятилетий привела к тому, что животноводческая нагрузка на естественнее пастбища Астраханской области, которые занимают половину всей ее территории, превысила их кормоемкость в 4-6 раз. Нарушение динамического равновесия этих экосистем оказывает негативное давление на экономику и благосостояние общества.

Современная наука и практика предлагают достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ на основе таких направлений мелиорации, как гидротехническая, химическая и биологическая.

Однако, в большинстве животноводческих фермерских хозяйств аридной зоны Северного Прикаспия такие технологии не могут найти применения из-за высокой стоимости и сложности обслуживания. В связи с этим является чрезвычайно актуальным создание простого и малозатратного приема рекультивации деградированных природных пастбищ.

Степень, разработанности темы. Вопросами деградации естественных пастбищ под влиянием антропогенного фактора, в т.ч. выпаса животных, занимаются давно и плодотворно многие ученые: Бегучев П.П., Шамсутдинов З.Ш., Дедова Э.Б., Зволинский В.П., Мамин В.Ф., Гаевская Л.С., Морозова О.И., Нечаева Н.Т. и др. Их азторама были предложены достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ, расположенных в аридных зонах, методом фитомелиорации. Однако, наряду с высоко затратными к долговременными приемами биомелиорации (лесомелиоративное обустройство), в настоящее время изучаются приемы, предусматривающие естественное самовосстановление тргвяной растительности. Этому посвящены работы ученых: Кандалозон Г.Т., Курбатской С.С., Данжаловой Е.В., Гам идо на И.Р., Чемидоеа М.М.

В аридно й зоне Северного Прикаспия такие исследования не проводились.

Цель работы — изучить влияние природных и антропогенных факторов на растительный покров естественных пастбищ аридной зоны Астраханской области, провести оценку его самовосстановления как фитомелиоративного мероприятия биологической рекультивации.

Задачи исследований. Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- дать оценку сукцессионным процессам в пастбищных фитоценозах под воздействием разной степени животноводческой нагрузки;

- дать оценку динамике самовосстановления естественного травостоя;

-провести экономико-энергетическую оценку восстановительного режима использования пастбищ;

-разработать фитомелиоративный прием, основанный на самовосстановлении естественного травостоя деградированных природных пастбищ, с целью их рекультивации.

Научная новизна исследований определяется тем, что впервые в естественных пастбищных фитоценозах аридной зоны Астраханской области были проведены комплексные исследования сукцессионных процессов в естественных травостоях под воздействием разной степени животноводческой нагрузки и процессов их самовосстановления; разработан способ использования восстановительного режима в качестве фитомелиоративного приема биологической рекультивации нарушенных земель сельскохозяйственйого назначения.

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что полученные данные по самовосстановлению естественного травостоя при изоляции их от пастбищной нагрузки вносят существенный вклад в теоретическом плане в развитие понятий рекультивация и биологическая мелиорация нарушенных земель сельскохозяйственного назначения.

Практическая значимость работы. На основании наших исследований выявлен оптимальный и малозатратный фитомелиоративный прием рекультивации естественного травостоя, отвечающий конкретным аридным кормовым экосистемам. Даны научно-обоснованные рекомендации по рациональному использованию фитопотенциала естественных кормовых угодий с применением восстановительного режима в аридной зоне Северного Прикаспия.

Методология и методы исследований. Источником информации при планировании и проведении исследований служили фондовые материалы, информационные издания, научные статьи, монографии, книги производственной тематики, зарубежная информация и другие материалы. Теоретико-методологическую основу исследования составили методы планирования и проведения полевых опытов, лабораторные исследования.

Основные положения, выносимые на защиту:

- мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных фитоценозах аридной зоны Астраханской области в зависимости от разной степени животноводческой нагрузки;

- особенности формирования надземной биомассы естественных фито-ценозов в нагрузочном и восстановительном режимах использования;

- прием рекультивации деградированных естественных пастбищ с использованием восстановительного режима.

Степень достоверности полученных результатов исследований подтверждается статистической обработкой полевых и камеральных данных, а также результатами апробации предлагаемого приема рекультивации в крестьянском хозяйстве ООО «КХ «БагМас» Черноярского района Астраханской области на площади 250 га.

Личный вклад. Соискатель лично осуществлял постановку проблемы, . цели и задач исследования, разрабатывал программные вопросы, проводил полевые работы, статистическую обработку полученных материалов и апробацию нового приема в крестьянском хозяйстве. Анализ работы и заключения проведены автором с редакцией руководителя. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей 85 %.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на: заседаниях Ученого совета Прикаспийского НИИ аридного земледелия (2006-2012гг); Международных научно-практических конференциях с. Соленое Займище (2006-2011гг.); Каспийском инновационном форуме (2009-2011гг); Международной научно-практической конференции «Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов», Нальчик 2009 г.; 3-ей Международной научно-практической конференции «Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных», Краснодар 2010 г.; 2-ой региональной научно-практической конференции «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства Юго-Востока России-2010», Саратов 2010г.; Республиканской научно-практической конференции «Естествознание, физико-математические науки, актуальные проблемы экологии и информационных технологий», Атырау (Казахстан) 2010 г.; Международной научно-практической конференции «Перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения в адаптивно-ландшафтной системе земледелия», Волгоград 2011 г. и др.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 21 научной работе общим объемом 5,06 п. л., 17 работ написаны совместно с другими авторами, в том числе 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки РФ, объемом 1,39 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из: введения, 4 глав, заключения. Работа изложена на 151 страницах компьютерного текста, содержит 42 рисунка. 19 таблиц и 16 приложений. Список литературы включает 201 источник, в том числе 9 источников иностранной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе « Экологическое состояние, улучшение и рациональнее использование аридных пастбищ» рассмотрен обзор литературы но вопросам истории развития кормопроизводства и луговедения в России и пастбищного животноводства Астраханской области; о проблемах опустынивания и современного экологического состояния аридных пастбищных экосистем.

Проведенный анализ исследований отечественных и зарубежных авторов выявил необходимость применения адаптивного ландшафтного природопользования, в том числе важная роль отводится широкому использованию специальных приемов агротехники, лесомелиорации, фитомелиорации, а именно, селекции и интродукции засухо- и солеустойчивых растений, а также введению системы пастбищеобо|ютов.

Наряду с высоко затратными и долговременными приемами рассматриваются результаты изучения рядом авторов малозатратных способов рекультивации кормовых угодий, предусматривающих естественное самовосстановление травяной растительности.

Во второй главе «Условия и методика проведения исследований» представлена природно-хозяйственная характеристика региона исследования и методика проведения опытов. По климатическим условиям Астраханская область — это наиболее континентальная и засушливая часть Европейской территории Российской Федерации, характеризующаяся недостаточностью увлажнения, высокой вероятностью засушливых лет, высокими летними температурами воздуха.

Исследования проводились по общепринятым методам и методикам. Мониторинг кормовых угодий проводился по методике ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса (1971). Сбор гербария - по методике Бородиной H.A., Некрасова В.И. и др., (1966). Описание фенсаспектов проводилось по схеме Гаевской JI.H.(1971) и Зволинского В.П. (1992). Экологическую оценку степных пастбищ проводили по методикам Л.Г. Раменского (1938). Определение влажности почвы - по методике Доспехова Б.А. (1985) и почвенным влагомером на глубине 0-0,02 м. Определение урожайности проводилось укосным методом по методике ВНИИ кормов (1971)- метод квадрата, на площадках 1 м2 в 10-ти повторностях. Учетные площадки при каждом определении урюжая менялись. Определение проективного покрытия и обилия видов - по методу Л.Г.Раменского (с помощью сеточки и фотоэталонов) и Друдэ. Эти измерения проводились перед учетом урожая методом квадрата. При исследовании процессов самовосстановления растительности пастбищ использовалась методика Курбатской С.С. (2007), Чемидова М.М. (2009), Данжаловой Е.В. (2007). Проводился сравнительный мониторинг состояния пастбищных фито-ценозов на используемом животными и огороженном участке пастбища. Расчет нормы нагрузки сельскохозяйственных животных на пастбища проводился с использованием методических указаний Кутузовой А.А.(1995). Расчет агро-энергетической оценки проводился по методическим указаниям Минсельхоз

РФ и ВГСХА (2000). Химический анализ растительных образцов проведен на базе лаборатории ВНИИОЗ и ГНУ ПНИИАЗ. Математическая обработка полученных данных проводилась по «Методике полевого опыта» Б.А. Доспехова (1985), с использованием компьютерной программы Microsoft Excel ХР/.

Место исследования - северная часть Астраханской области южная часть Черноирского района. Объектами исследования являлись участки естественных пастбищ с различной нагрузкой сельскохозяйственных животных.

Выбор опытных участков дчя исследований был обоснован их идентичностью между собой по истории, рельефу, почвам и растительности. Рельеф опытных участков выровненный.

Схема опыта № 1 Мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных фитоценоза* под воздействием разной степени ¡сквотноводческой нагрузки Опытный участок № 1. Естест земная растительность без животноводческой нагрузив - контроль. Плсшадь - 1 га. (

Опытный участок № 2. Естественная растительность; расчетная животноводческая нагрузка - 0,5 гол/га - оптимальная (нормальная). Площадь-1га.

Опытный участок У» 3. Естественная растительность; расчетная животноводческая нагрузка-0,73 гол/га - повышенная. Площадь-1га.

Опытный участок № 4. Есгестзе.чагя растительность; расчетная животноводческая нагрузка - 0,88 гс.ч'тг - зысокая. Площадь-1га.

Выбранные участки рг.сяодосены иа землях, арендованных отдельными овцеводческими крестьянскими хозяйствами, контрольный участок -землепользование ГНУ ПНИИАЗ. Крестьянские хозяйства имеют идентичный породный и половозрастной состав пэголовья. Способ содержания и выпаса овец на всех точках одинаков: круглогодичная вольная пастьба.

Нагрузку животных па опытные участки регулировали количеством кормодней выпасаемых овец. Для этого сначала определили оптимальную для кормоемкости опытных участков нагрузку по результатам геоботанического обследования.

Исследования выполнялись : использованием экспедиционных и стационарных методов в сочетании с лабораторным анализом образцов.

Схеь'а опыта Л"» 2

Исследование потенциала сямовосстрнпзления естественного травостоя кормовых угодий при различной степени животноводческой нагрузки

Для исследования была использована естественная растительность природных" пастбищ Опыта № 1; опьпъые участки №Л1> 2-4. На каждом из них были выделены и изолированы с помощью сетки-рабицы от воздействия человека и животного площадки - «восстановители» в четырех повторностях. Общая площадь каждого «восстановителя» - 36 м" ; учетная площадь - 25 м . Каждый «восстановитель» учитывался как отдельная повторность.

В третьей главе «Результаты исследований», в первой части, показаны агрометеорологические условия периода исследований. Среднегодовая тем-

пература шести лет исследований (2006-2011), была примерно одинаковая — от 9,6 до 9,9 ОС. Среднегодовое количество осадков составило: в 2006 году 271,9 мм, в 2007 году 192,6 мм, в 2008 году 251,8 мм, в 2009 году 274,1 мм, в 2010 году 274,4 мм, в 2011 году 132,5 мм.

Для определения условий развития пастбищных фитоценозов был исследован запас почвенной влаги по годам на опытных участках по сезонам года в наиболее продуктивном слое почвы 0-0,2 м. (рисунок 1) Наиболее благоприятные условия для развития пастбищных фитоценозов сложились в 2006, 2008 и 2010 годах. А засушливые весна и лето 2007, 2009 года отразились в крайне низких показателях почвенной влаги, это, в свою очередь, отразилось на формировании скудного урожая трав.

Рисунок 1 - Динамика общего запаса влаги (мм) в слое почвы 0-0,2м естественных пастбищ по сезонам 2006-2011 гг.

Почва севера Астраханской области характеризуется как светло-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая на карбонатных суглинках, подстилаемых супесями.

На начало опыта (2006 г.) растительные ассоциации опытных участков были следующие: эфемерово-полынно-злаковая и полынно-разнотравная (уч.№1), полынно-эфемерово-злаковая, полынно-разнотравная (уч.№2); эфе-мерово-полынная, эфемерово-полынно-злаковая, полынно-разнотравная (уч.№3); эфемерово-полынная, эфемерово-полынно-злаковая, полынно-разнотравная (уч.№4). Выделенные растительные ассоциации наполнены сравнительно бедным видовым составом: по 14 видов на каждом опытном участке, кроме участка № 3 (12 видов). Согласно методике ведения мониторинга, отмечались сезонные изменения растительного покрова (феноаспекты) и была определена питательная ценность травяного покрова исследуемых пастбищ по сезонам в 2006 и 2010 годах.

Исследуя сукцессионные процессы в пастбищных фитоценозач в течение четырех лет (2006 -2009), было отмечено, что увеличение животноводческой нагрузки оказывает негативное воздействие на общее проективное покрытие -(ОПП) и видовой состав травостоя естественных пастбищ (таблица 1).

8

Таблица 1 - Динамика общего проективного покрытия (ОПП) травостоя и проективного покрытия (ПП) хозяйственно-ботанических групп естественных пастбищ под влиянием животноводческой нагрузки_

Года ОПП % ПП хозяйственно-ботанических групп, %

Эфемеры и эфемероиды Злаки Полыни Разнотравье

Всего В т.ч. ядовитые

Опытный участок № 1 - контроль, отсутствие нагрузки

2006 65 100 29.0 44,5 13,9 2М 33,8 £0 7,7 М 0,77

2009 70 100 32.0 45,6 10.0 14,3 23.0 32,9 10 7,2 М 0,72

Динамика в % + 5 +3 +1,1 +1 +0,4 +1 -0,9 0 -0,5 0

Опытный участок № 2 -оптимальная нагрузка (0,5гол/га)

2006 55 100 16.0 29,1 М 14,5 28.0 50,9 М 5,5 -

2009 55 100 17.0 30,9 10. 12,7 28.0 50,9 10 5,5 -

Динамика в % 0 +1 +1,8 И -1,8 0 0 -

Опытный участок № 3 —повышенная нагрузка (0,73гол/га)

2006 50 100 14.0 28,0 2>0 4,0 28.0 56,0 6£ 12,0 й! 1,0

2009 40 100 11.0 27,5 - 25.0 62,5 4£ 10,0 Ш 2,5

Динамика в % -10 -3 -0,5 -2, л -1 +6,5 -л -2 +0.5 +1,5

Опытный участок № 4 -высокая нагрузка (О,88гол/га)

2006 45 100 11.0 24,4 2Л 4,4 22.0 48,9 10.0 22,3 1,1

2009 30 100 5£ 16,7 - 20.0 66,7 10 16,6 и 5,0

Динамика в % -15 -6 -7,7 -2 -4,4 -2 +17,8 -5 -5,7 +1 +3,9

Числитель - абсолютный показатель площадки, знаменатель - относительный показатель от ОПП

Нами были определены фазы смены растительности опытных участков после четырех лет различной животноводческой нагрузки:

Участок № 1 - контроль - отсутствие нагрузки: изменения минимальные, как результат взаимного влияния растений в процессе жизнедеятельности биоценоза;

Участок № 2 - оптимальная нагрузка (0,5 гол/га): происходит частичное выпадение злаков и замещение их эфемерами и эфемероидами без увеличения роли полыни;

Участок № 3 - повышенная нагрузка (0,73 гол/га): выпадение злаков, уменьшение роли эфемеров, эфемероидов и разнотравья, увеличение доли полыни, разрастание плохо поедаемых и ядовитых видов;

Участок № 4 - высокая нагрузка (0,88 гол/га): выпадение злаков, уменьшение роли эфемеров, эфемероидои и разнотравья, господство полыни, разрастание плохо поедаемых и ядовитых видов, внедрение нового ядовитого вида, молочая лозного.

Исследование урожайности травостоя по годам на опытных участках выявило обратную зависимость этого показателя от величины животноводческой нагрузки (таблица 2).

Таблица 2 - Урожайность естественного травостоя (среднегодовая) на участках с различной животноводческой нагрузкой, т/га___

Варианты нагрузки с/х животных (Гол/га) Урожайность естественного травостоя (среднегодовые данные)

Год исследований сред нее, т/га

2006 2007 2008 2009

Сух. в-ва, т/га разница Сух в-ва, т/га разница Сух. в-ва, т/га разница Сух. в-ва, т/га разница

Контроль - без нагрузки 0,95 - 0,55 - 0,68 - 0,91 - 0,77

Оптимальная (0,5 гол/га) 0,94 0,01 0,43 0,12 0,49 0,19 0,52 0,39 0,60

Повышенная (0,73 гол/га) 0,79 0,16 0,33 0,22 0,35 0,33 0,21 0,70 0,42

Высокая (0,88 гол/га) 0,37 0,58 0,17 0,38 0,30 0,38 0,15 0,76 0,26

НСР05 0,07 0,18 0,11 0,17

Так, независимо от погодных условий разных лет, урожайность на участках с повышенной и высокой нагрузкой (№ 3,№ 4) оказалась ниже, чем на контроле. При этом, с годами эта ргяница увеличивается. Надо отметить, что даже оптимальная нагрузка животных (0,5 гол/га) через четыре года привела к снижению фитомассы: если в первый год разница была минимгшьная (1%), к четвертому году урожайность уменьшилась на 43%.

Сравнивая разницу между опытными вариантами и контролем, отмечаем, что в основном они являются существенными (показатель больше НСР05), однако на площадке с оптимальной нагрузкой, в первые два года, эта разница — несущественна, т.е. первые два года животные не приносили значимый урон фитоценозу пастбища.

Изучая потенциал самовосстановления естественного травостоя деградированных природных пастбищ (опыт № 2), было отмечено, что на всех опытных площадках, в изоляции от животноводческой нагрузки процесс самовосстановления растительного покрова был активизирован, а именно: произошло увеличение его общего проективного покрытия и средней высоты травостоя на различных по сбитости пастбищных фитоценозах (таблицы 3,4).

Таблица 3 - Изменение общего проективного покрытия травостоя опытных участков в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования_

№ уч-ка Режим использования Общее проективное покрытие

Год исследования

2009 2010 2011

Сред ний % разница НСР„, Средний % разница НСРо, Средний % разница НСРо,

2 Выпас 55 2,87 56 15 5,02 54 15 2,64

Отдых 63 - 71 - 69 -

3 Выпас 40 11 5,47 40 28 2,45 37 35 3,96

Отдых 51 - 68 - 72 -

4 Выпас 30 11 3,00 28 34 2,87 22 49 3,57

Отдых 41 - 62 - 71 -

Таблица 4 - Изменение средней высоты травостоя опытных участков в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования_

№ уч-ка Режим использования Высота травостоя

Год исследования

2009 2010 2011

Сред няя, м разница НСР» 5 Сред няя, м разница НСРо, Сред няя, м разница НСРо,

2 Выпас 0,17 0,05 0,08 0,17 0,13 0,11 0,15 0,12 0,05

Отдых 0,22 - 0,30 - 0,27 -

3 Выпас 0,15 0,08 0,05 0,16 0,12 0,08 0,13 0,12 0,08

Отдых 0,23 - 0,28 - 0,25 -

4 Выпас 0,12 0,11 0,10 0,13 0,17 0,11 0,10 0,18 0,06

Отдых 0,23 - 0,30 - 0,28 -

Чтобы сравнить между собой разные режимы использования пастбищ, абсолютные показатели проективного покрытия хозяйственно-ботанических групп были переведены в относительные единицы (таблица 5).

Анализ динамики проективного покрытия хозяйственно-ботанических групп (относительные показатели) в течение трех лет при разных режимах использования пастбищ позволил дать оценку происходящим процессам демутации:

- при изоляции пастбища от животных начинается активное развитие эфемеров и эфемероидов, разнотравья и злаков, т.е. увеличение их ПП;

- чем больше была нагрузка животных на пастбище, тем, в изоляции, доля полыней в составе ОПП травостоя быстрее снижается: при оптимальной нагрузке - на 12 % ; при повышенной и высокой нагрузке - на 22% ;

- в изоляции, к третьему году, доля злаков в составе травостоя активно увеличивается: при оптимальной нагрузке на 2,5%, при повышенной - на 6,5%, при высокой - на 7,2%.

- при демутации восстановление травостоя происходит в последовательности, обратной той, которая наблюдается при пастбищной дигрессии: одно-летники-полыни-злаки.

Таблица 5 - Сравнительная динамика абсолютного общего проективного покрыт* (ОПП) и относительного проективного покрытия (ПП) хозяйственно-ботанических групп травостоя опытных участков в нагрузочной (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования

Режим использования Абсолютное ОПП. % Относительный показатель проективного покрытия хозяйственно-ботанических групп, %

ОПП Эфемеры и эфемероиды Злаки Полыни Разнотравье

Опытный участок № 2 - оптимальная нагрузка

Выпас 55 54 100 29.1 30,6 14.5 12,0 50.9 53,0 15 4,4

Отдых 63 69 100 35.7 37,0 15.1 14,5 41.7 40.8 ТА 7,7

Динамика режимов отдыха и выпаса, % +8 +15 +6.6 +6,4 +0.6 +2,5 -92 -12,2 +2.0 +3,3

Опытный участок № 3 - повышенная нагрузка

Выпас 40 37 100 ш. 23,5 - 65.0 66,5 ТА 10,0

Отдых 51 72 100 36.3 35.4 42 6,5 49.2 43,9 9^8 14,2

Динамика режимов отдыха и выпаса, % + 11 +35 +8.8 +11,9 +4.7 +6,5 -15.8 -22,6 +2.3 +4,2

Опытный участок № 4 - высокая нагрузка

Выпас 30 22 100 16.6 14,1 - 66.8 70,9 16.6 15,0

Отдых 41 71 100 19.3 24,8 7,2 60.5 48,5 18.7 19,5

Динамика режимов отдыха и выпаса, % +11 +49 +2.7 +10,7 +1.5 +7,2 -6.3 -22,4 +2.1 +4,5

Числитель-данные 2009 г.; знаменатель-2011 г.

В режиме постоянного выпаса даже при оптимальной животноводческой нагрузке происходит уменьшение ПП злаков на 2,5%

Наши наблюдения показали, что на площадках с различной животноводческой нагрузкой, в режиме отдыха изменяется его видовой состав и соотношение видов в общем травостог (рисунки 2-4).

Рисунок 2- Соотношение растительных е идов естественного травостоя при оптимальной животноводческой нагрузке (0,5гол/га), в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования пастбищ

Рисунок 3- Соотношение растительных е;идов естественного травостоя при повышенной животноводческой нагрузке (0,73гол/га), в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования пастбищ

я ta s

?.o

10

. вЛ .m.

IX >5 -i

ъ Ъ ъ £ ъ 3

о т г х =г з Ó 5

о о о U >- z 5

<z 3 а. о 1 OL О

О а. > а и X X О Ъ о а. О

о 5 Г о CL > LO & i т

i

о ac >-

ÖL О

И Режим ÚbllUKJ » Режим емдыха

Рисунок 4- Соотношение растительных видов естественного травостоя при высокой животноводческой нагрузке (0,88гсл/га), в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования

По результатам исследования отмечено, что исключение нагрузки на растительный покров привело к увеличению видового разнообразия: на площадках с высокой животноводческой нагрузкой (участок № 4) в травостое «восстановителей» прибавилось 7 видов, при повышенной нагрузке (участок № 3) - 6 и при оптимальной нагрузке (участок № 2) - 2 вида.

При этом, величина нагрузки животных отражается на степени участия в составе травостоя видов растений. Так, по мере усиления нагрузки при режиме выпаса, доля Польшей (Artemisia) увеличивается, а при восстановительном -значительно снижается, хотя, по соотношению видов полыней, конкретных изменений отмечено не было. На всех опытных участках в «восстановителях» был зафиксирован идентичный режим восстановления - активный рост эфемеров, эфемероидов и разнотравья. Активная демутация злаков в восстановительном режиме отмечена на всех участках. В «восстановителях» злаки увеличивали с каждым годом не только проективное покрытие, но и видовое разнообразие. Так, в первый год изоляции начали вегетировать типчак (Festuca valesiáca) (на всех площадках) и Пырей (Agropyron repens L.) (на участках № 2 и 4), а на второй год появились Житняк пустынный (Agropyrum desertorum) (участок № 3) и Ковыль Лессинга (Stipa lessingiana Irin, et Rupr) (участок №4).

Исследование динамики урожайности в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования естественных пастбищ показало, что процесс самовосстановления фитоценоза активизировался в первый же год его изоляции от нагрузки (таблица 6).

Таблица 6 - Динамика урожайности естественного травостоя по годам исследования на опытных участках в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования, т/га сухой массы___

№ участка Режим Урожайность, т/га сухой массы

Год исследования

2009 2010 2011

Средн., т/га Раз ница НСРи Средн., т/га Раз ница НСР05 Средн., т/га Раз ница НСРм

2 Отдых 1,72 - 2,02 - 1,14 -

Выпас 0,52 1,2 0,046 0,56 1,46 0,075 0,38 0,76 0,06

3 Отдых 0,71 - 1,60 - 0,90 -

Выпас 0,21 0,50 0,044 0,34 1,26 0,059 0,22 0,68 0,057

4 Отдых 0,63 - 1,43 - 0,95 -

Выпас 0,15 0,48 0,096 0,26 1,17 0,039 0,19 0,76 0,065

Было отмечено, чем выше была животноводческая нагрузка на фитоценоз, тем в изоляции - больше урожайность: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) урожайность в «восстановители» оказалась выше, чем на пастбище в 3,3 раза; при повышенной (0,73гол/га) - в 3,4 раза и при высокой нагрузке (0,88 гол/га) - в 4,2 раза. Через три года при оптимальной нагрузке урожайность в изоляции оказалась выше, чем на пастбище, в 3 раза; при повышенной - в 4,1 раза и при высокой нагрузке - в 5 раз.

В четвертой главе «Анализ агроэнергетической и экономической эффективности восстановительного режима использования кормовых угодий» был проведен экономический и биоэнергетический анализ нового приема.

Для анализа экономической эффективности нового приема рекультивации нами была рассчитана прибыль с одного гектара, которая могла бьпъ получена от скошенного сена на опытных участках пастбищ в режимах выпаса и отдыха по годам использования. В результате можно констатировать, что прибыльными оказались участки, находившиеся только в режиме отдыха: при оптимальной нагрузке (0,5 гол/га) расчетная прибыль составила - в первый год - 954 руб/га (рентабельность - 41,2%), во второй год - 1346 руб/га (рентабельность - 54,0%) и в третий год - 17 руб/га (рентабельность - 0,8%); при повышенной нагрузке (0,73 гол/га) - только во второй год - 693 руб/га (рентабельность - 29,5%); при высокой нагрузке (0.88 гол/га) - только во второй год - 578 руб/га (рентабельность - 27,0%). Таким образом, нами было определено, что два года - наиболее оптимальное время действия восстановительного режима для рекультивации деградированного пастбища. При

15

этом если нагрузка на пастбище оптимальная, то достаточно будет и одного года изоляции. Данные выводы применимы только для пастбищ с животноводческой нагрузкой, не превышающей оптимальную более, чем на 75%.

Предлагаемый нами прием биологической рекультивации деградированных кормовых угодий - восстановительный режим их использования, отличается от традиционных способов биомелиорации отсутствием технического этапа и малозатратностью: нарушенное пастбище, или часть его, на год консервируется, т.е. исключается любое воздействие на растительный покров. Первый год «полного отдыха» идет самообсеменение; второй год травостой используют для выпаса поздней осенью (с ноября) и зимой или для сенокошения. Затраты при этом способе представляют собой только арендную плату за используемую землю.

Показатели агроэнергетического коэффициента (АК) всех вариантов восстановленных фитоценозов также превосходят естественные ценозы, используемые в режиме выпаса.

Пастбища без рекультивации (в режиме выпаса) при оптимальной и повышенной нагрузке также имеют агроэнергетический коэффициент выше единицы, т.к. нагрузка не критическая, и затраты энергии на получение фи-томассы отсутствуют (природные). Однако если рекультивация ведет к восстановлению продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных пастбищных экосистем и бессрочному их использованию, то регулярная нагрузка со временем приведет к опустыниванию.

Приведенные расчеты убедительно свидетельствуют о целесообразности освоения и внедрения предлагаемого приема рекультивации нарушенных пастбищных земель аридной зоны Северного Прикаспия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1. Сукцессионные процессы в пастбищных фитоценозах вызываются двумя группами факторов: внешними, совершающимися преимущественно под влиянием сезонных и разногодичных изменений, а также под влиянием выпаса, и внутренними, обусловленными жизнедеятельностью самой пастбищной растительности.

2. В отсутствие животноводческой нагрузки, изменения в фитоценозе минимальные, как результат взаимного влияния растений в процессе жизнедеятельности.

3. При усилении животноводческой нагрузки через четыре года отмечены следующие сукцессионные процессы: снижение биологической продуктивности пастбища: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) в 1,3 раза, при повышенной (0,73гол/га) - в 1,8 и при высокой (0,88гол/га) - в 3 раза, сокращение общего проективного покрытия травяного покрова на 10-15%, изменение видового соотношения, т.е. выпадение из общего объема злаков, сокращение доли эфемеров, эфемероидов и разнотравья, увеличение доли полыни.

4. Увеличение нагрузки животных на 45 и 75% приводит через четыре года к разрастанию ядовитых видов, соответственно, в 2,5 и 4,5 раза; уменьшению обилия хорошо поедаемых видов.

5. Процесс самовосстановления естественного травостоя отмечен с первого года изоляции от выпаса (2009) в «восстановителях» на различных по нагрузке животных фитоценозах.

6. В ходе самовосстановления при изоляции от выпаса происходит увеличение общего проективного покрытия в сравнении с соответствующим пастбищем в режиме выпаса. Через три года на опытных площадках с высокой животноводческой нагрузкой (№ 4) при изоляции прибавка ОПП оказалась наибольшей и составила 49% (1-ый год - 11%) , при повышенной нагрузке (№3) -35% (1-ый год - 11%) и при оптимальной нагрузке (№2) - 15%(1-ый год - 8%).

7. При нагрузочном режиме (выпас) динамика ОПП на всех участках отрицательная: при оптимальной нагрузке - ОПП за три года снизилось на 1%, при повышенной нагрузке - на 3 и при высокой - на 8%, что говорит о развитии процесса деградации. •

8. Изоляция от выпаса положительно отразилась на высоте травостоя: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) высота травостоя в «восстановителе» была больше пастбищной в первый год в 1.3 раза, на третий год - в 1,8 раза; при повышенной нагрузке (0,73 гол/га) в первый год - в 1,5 раза больше, через три года - в 1,9 раза; при высокой нагрузке (0,88гол/га), соответственно -в 1,9 и в 2,8 раза больше.

9. Исключение нагрузки на растительны й покров привело к увеличению видового разнообразия: на площадках с высокой животноводческой нагрузкой (участок № 4) в травостое «восстановителей» прибавилось 7 видов, при повышенной нагрузке (участок № 3) - 6 и при оптимальной нагрузке (участок № 2) - 2 вида.

10. В изоляции, к третьему году, доля злаков в составе травостоя активно увеличивается: при оптимальной нагрузке на 2,5%, при повышенной -на 6,5%, при высокой - на 7,2%.

11. При изоляции от выпаса происходит процесс увеличения биомассы растительности таким образом, что, чем выше была нагрузка на фитоценоз, тем активнее шло это увеличение в изоляции. К концу третьего года на пастбищах, находящихся в режиме отдыха, урожайность оказалась выше, чем на соответствующих пастбищах, находящихся в режиме выпаса, при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) - в 3 раза, при повышенной (0,73гол/га) - в 4,1 раза и при высокой (0,88гол/га) - в 5 раз.

12. Наиболее приемлемое время действия восстановительного режима для рекультивации деградированного пастб ища - два года, если нагрузка животных превышает оптимальную не более чем на 75% и один год, если нагрузка оптимальная.

Все вышеизложенное позволяет сделать следующие предложения производству:

I. В почвенно-климатических условиях Северного Прикаспия использование кормовых угодий под выпас сельскохозяйственных животных необ-

ходимо вести с учетом состояния естественной травяной растительности. В связи с этим, надо проводить регулярно, но не реже одного раза в три года, мониторинг пастбищных экосистем.

2. В пастбищном животноводстве аридной зоны Северного Прикаспия необходимо постоянно применять восстановительный режим использования естественных кормовых угодий, суть которого заключается в следующем: часть сельскохозяйственных земель, используемых под выпас, рекомендуется на два года частично выводить из оборота пастьбы. Первый год «полного отдыха» идет самообсеменение; второй год травостой можно использовать для выпаса поздней осенью (с ноября) и зимой или для сенокошения. Для самообсеменения растений можно использовать кратковременный, но интенсивный выгул скота. После этого оставляют под «полный отдых» следующий участок. Таким образом, естественный травостой пастбищного хозяйства поэтапно будет регулярно проходить биологическую рекультивацию, что предотвратит процесс нарушения земли, в т.ч. ее хозяйственной ценности от воздействия выпаса животных. Данная схема рекультивации применима на пастбищах, где нагрузка животных не превышала оптимальную более чем на 75%. Если пастбище используется с оптимальной нагрузкой, достаточное время действия восстановительного режима - 1 год.

3. Расчет оптимальной нагрузки скота для использования кормовых угодий под выпас предлагаем производить без учета площади восстановительного участка, чтобы не перегружать используемые фитоценозы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Зволинский В.П. Влияние пастбищного животноводства на степные экосистемы Астраханской области / В.П. Зволинский, М.М. Шагаипов, Г.К. Бу-лахтина // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук,- 2011,-№2. - с. 23..25.

2. Шагаипов М.М. Саксаул черный - надежное средство повышения урожайности естественных пастбищ в пустынной зоне / М.М. Шагаипов, Г.К. Булахтина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 2(22). - с. 67..69.

3. Туманян А.Ф.Современные проблемы сохранения экологического равновесия природных пастбищ Северного Прикаспия / А.Ф. Туманян, М.М. Шагаипов, Г.К.Булахтина // Агрохимический вестник. - 2011. - № 4. - с. 23..25.

4. Булахтина Г.К. Влияние заповедного режима использования на фи-топотенциал естественных пастбищ аридных зон Северного Прикаспия / Г.К. Булахтина, М.М. Шагаипов // Теоретические и прикладные проблемы АПК. -2011. -№2(7). -с. 50..52.

5. Туманян А.Ф. Особенности сукцессии аридных зон Северного Прикаспия / А.Ф. Туманян. С.А. Койка, М.М. Шагаипов, Г.К. Булахтина // Аграрная наука. - 2011. - № 6. - с.25,.26.

6.Шагаипов М.М. Восстановительные сукцессии растительности на полупустынных естественных пастбищах, подвергнутых пирогенному воздей-

ствию / М.М. Шагаипов, Г.К. Булахтина // Известия Нижневолжского агро-университетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 4(24). - с. 87..91.

7. Шагаипов М.М. Влияние заповедного режима использования естественных пастбищ на продуктивность опустыненной степи Северного Прикас-пия / М.М. Шагаипов, Г.К. Булахтина // Теоретические и прикладные проблемы АПК. -2013. - № 2(15). - с.59.,61.

Статьи в сборниках научных трудов и материалах конференций

8.Булахтина Г.К. Сохранение и экологическая реставрация фитопотен-циала Астраханских степей / Г.К. Булахтина // Теоретические и прикладные проблемы АПК. - 2009. - № 1. - с. 27..31.

9. Булахтина Г.К. Организация системы мониторинга фитопотенциала Астраханских степей / Г.К. Булахтина, В.И.Мухортов // Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов: мат. междунар. научно-методич. конф. - Нальчик.- 2009. - с. 38..40.

10. Шагаипов М.М. Влияние развития пастбищного животноводства на природную кормовую базу Астраханской области / М.М. Шагаипов, Г.К.Булахтина, М.В. Власенко // Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов. Ч.1/СКНИИЖ-Краснодар. -2010.-с. 155..157.

11. Шагаипов М.М. Современные проблемы сохранения экологического равновесия природных пастбищ Северного Прикаспия / М.М. Шагаипов, Г.К. Булахтина, М.В.Власенко // Естествознание, физико-математические науки, актуальные проблемы экологии и информационных технологий: мат.республикан. научно-практич. конф. - Атырау. -2010.-е. 106.. 110.

12. Туманян А.Ф. Особенности восстановления растительного покрова пастбищных земель, подвергнутых техногенному воздействию, в аридной зоне Северного Прикаспия / А.Ф. Туманян, Г.К. Булахтина, М.М. Шагаипов // Теоретические и прикладные проблемы АПК,- 2010. - № 3. - с. 40..43.

13. Власенко М.В. Проблемы сохранения и рационального использования пастбищных угодий аридной зоны Северо-Западного Прикаспия / М.В. Власенко, В.И. Мухортов, Н.В. Тктома, Г.К. Булахтина // Социально-производственное развитие сельских муниципальных образований аридных территорий: мат. междунар. научно-методич. конф. - С.Соленое Займище. -2010.-е. 346.. .349.

14. Булахтина Г.К. Отдых от выпаса животных - путь к сохранению естественных пастбищ Астраханской области / Г.К. Булахтина, М.М. Шагаипов // Защитное лесоразведение в Российской Федерации: мат. научно-практич. конф., посвященной 80-летию ВНИИАЛМИ. - Волгоград. - 2011. - С. 170... 173.

15. Булахтина Г.К. Актуальные эколого-экономические и правовые вопросы в использовании пастбищных ресурсов Астраханской области / Г.К.Булахтина // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: мат. научно-практич. конф. - Владикавказ. -2012.-е. 263...266.

16. Булахтина Г.К. Исследование потенциала самовосстановления естественного травостоя деградированных природных пастбищ Северною

Прикаспия / Г.К. Булахтина, Н.В. Тютюма // Пути повышения продуктивности орошаемых агроландшафтов в условиях аридного земледелия: мат. науч-но-практич. конф. - с.Соленое Займище. - 2015 - с.26-30.

17. Булахтина Г.К. Влияние животноводческой нагрузки на (»стояние естественных пастбищ Северного Прикаспия / Г.К. Булахтина, М.В.Власенко // Научное обеспечение земледелия СКФО: мат. иаучпо-практич. конф., посвященной 100-летию ГНУ СНИИСХРАСХН.-Ставрополь.-2012.-с. 137...142.

18. Булахтина Г.К. Сукцессионные процессы в опустыненных пастбищных экосистемах при полной изоляции их от антропогенного воздействия / Г.К. Булахтина, Н.В. Тютюма // Интеграция науки и производства -стратегия устойчивого развития АПК в условиях вступления России в ВТО: мат. научно-практич. конф. - Волгоград. - 2013. -т.1. - С.45...51.

19. Булахтина Г.К. Актуальные экологические и правовые вопросы в использовании пастбищных ресурсов Астраханской области / Г.К. Булахтина, Н.В. Тютюма // Научно-произнодетаениое обеспечение инновационных процессов в орошаемом земледелии Северного Прикаспия - М: Из-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук».-2013.-е. 29. ..31.

20. Булахтина Г.К. Заповедный режим использования пастбищ - новая стратегия сбалансированного природопользования / Г.К. Булахтина, Н.В. Тютюма // От заповедания до сбалансированного природопользования: мат. научно-практич. конф. - Донецк. -2013.-е. 42...43.

21. Булахтина Г.К. Изменение фитопотенцнала естественных пастбищ опустыненной степи Астраханской области в изоляции от животноводческой нагрузки / Г.К.Булахтина // Перспеетнзы и проблемы развития сельскохозяйственной науки и производства в рамках требования ВТО: мат. научно-практич. конф. - с. Соленое Займище. -2013.-е. 31...35.

В аЕто^ской редакции

Подписано в печать 16.04 2014 Формат 60*34' 16

Усл.-печ л. 1,0. Тира* 100 Заказ 140 ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива» 400002, Волгоград, пр. Универсчтстскнй. 26.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Булахтина, Галина Константиновна, Соленое Займище

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРИКАСПИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

АРИДНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НА ДЕГРАДИРОВАННЫЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ ПАСТБИЩА В АРИДНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО ПРИ КАСПИЯ

Специальность: 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор с.-х. наук Тютюма Н.В.

Соленое Займище - 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................4

1 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, УЛУЧШЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АРИДНЫХ ПАСТБИЩ (обзор литературы)...........................9

1. 1 История развития кормопроизводства и луговедения в России.........................9

1. 2 Пастбищное животноводство в Астраханской области....................................13

1.3 Проблемы опустынивания пастбищных экосистем............................................17

1. 4 Экологическое состояние аридных пастбищ Астраханской области...............25

1. 5 Методы улучшения аридных пастбищ...............................................................29

1. 6 Естественное восстановление степных пастбищ...............................................44

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................48

2. 1 Природно-хозяйственная характеристика Астраханской области...................48

2. 2 Объекты и методика проведения исследований................................................54

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................61

3.1 Агрометеорологические условия периода исследований..................................61

3.2 Мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных ценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки..................................................67

3.2.1 Морфологическая характеристика почвы, базовый ботанический состав растительного покрова опытных участков...............................................................67

3.2.2 Сезонная смена растительности.......................................................................71

3.2.3 Сезонные изменения кормовой ценности пастбищной растительности........79

3.2.4 Динамика проективного покрытия и урожайности естественного травостоя в пастбищных фитоценозах под воздействием разной животноводческой нагрузки......................................................................................................................81

3.3 Исследование потенциала самовосстановления естественного травостоя деградированных природных пастбищ.....................................................................93

4 АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕЖИМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОРМОВЫХ УГОДИЙ...................................................................................................................107

4.1 Экологическая значимость и средообразующая роль восстановительного режима использования аридных пастбищ..............................................................107

4.2 Анализ агроэнергетической и экономической эффективности приема

рекультивации нарушенных земель........................................................................110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................114

Список использованной литературы.......................................................................117

Приложения..............................................................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В Российской Федерации площадь территорий, подверженных деградации и опустыниванию, составляет свыше 100 млн. га. Около 90% нарушенных земель появляется вследствие действия антропогенных факторов [53]. Важнейшие из них, земледелие и пастбищная перегрузка, обусловили процессы опустынивания на юге России, в том числе в аридной зоне Северного Прикаспия.

Для современных частных крестьянских хозяйств источники «бесплатного» природного корма, при круглогодичной вольной пастьбе и наращивание производства за счет увеличения поголовья сельскохозяйственных животных, представляются экономически более привлекательными на фоне применения высокозатратной мелиорации. Российское законодательство не обязывает сельхозпроизводителей восстанавливать первоначальную хозяйственную ценность используемой земли, в результате чего процессом рекультивации нарушенных кормовых угодий никто не занимается. Такая хозяйственная деятельность на протяжении последних десятилетий привела к тому, что животноводческая нагрузка на естественные пастбища Астраханской области, которые занимают половину всей ее территории, превысила их емкость в 4-6 раз [72]. Нарушение динамического равновесия этих экосистем оказывает давление на экономику и благосостояние общества.

Современная наука и практика предлагают достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ на основе таких направлений мелиорации, как гидротехническая, химическая и биологическая.

Однако, в большинстве животноводческих фермерских хозяйств аридной зоны Северного Прикаспия данные технологии не могут найти применение из-за высокой стоимости и сложности обслуживания. В связи с этим является чрезвычайно актуальным создание простого и малозатратного приема рекультивации деградированных природных пастбищ.

Степень разработанности темы. Вопросами деградации естественных пастбищ под влиянием антропогенного фактора, в т.ч. выпаса животных, занимаются давно и плодотворно многие ученые: Бегучев П.П., Шамсутдинов З.Ш., Дедова Э.Б., Зволинский В.П., Мамин В.Ф., Гаевская Л.С., Морозова О.И., Нечаева Н.Т. и др. Их авторами были предложены достаточно эффективные технологии восстановления деградированных пастбищ, расположенных в аридных зонах, методом фитомелиорации. Однако, наряду с высоко затратными и долговременными приемами биомелиорации (лесомелиоративное обустройство), в настоящее время изучаются приемы, предусматривающие естественное самовосстановление травяной растительности. Этому посвящены работы ученых: Кандаловой Г.Т., Курбатской С.С., Данжаловой Е.В., Гамидова И.Р., Чемидова М.М.

В аридной зоне Северного Прикаспия такие исследования не проводились.

Цель работы - изучить влияние природных и антропогенных факторов на растительный покров естественных пастбищ аридной зоны Астраханской области, провести оценку его самовосстановления как фитомелиоративного мероприятия биологической рекультивации.

Задачи исследований. Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- дать оценку сукцессионым процессам в пастбищных фитоценозах под воздействием разной степени животноводческой нагрузки;

- дать оценку динамики самовосстановления естественного травостоя;

-провести экономико-энергетическую оценку восстановительного режима

использования пастбищ;

-разработать фитомелиоративный прием, основанный на самовосстановлении естественного травостоя деградированных природных пастбищ, с целью их рекультивации.

Научная новизна исследований определяется тем, что впервые в естественных пастбищных фитоценозах аридной зоны Астраханской области были проведены комплексные исследования сукцессионных процессов в

естественных травостоях под воздействием разной степени животноводческой нагрузки и процессов их самовосстановления; разработан способ использования восстановительного режима в качестве фитомелиоративного приема биологической рекультивации нарушенных земель сельскохозяйственного назначения.

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что полученные данные по самовосстановлению естественного травостоя при изоляции их от пастбищной нагрузки вносят существенный вклад в теоретическом плане в развитие понятий рекультивация и биологическая мелиорация нарушенных земель сельскохозяйственного назначения.

Практическая значимость работы. На основании наших исследований выявлен оптимальный и малозатратный фитомелиоративный прием рекультивации естественного травостоя, отвечающий конкретным аридным кормовым экосистемам. Даны научно-обоснованные рекомендации по рациональному использованию фитопотенциала естественных кормовых угодий с применением восстановительного режима в аридной зоне Северного Прикаспия.

Методология и методы исследований. Источником информации при планировании и проведении исследований служили фондовые материалы, информационные издания, научные статьи, монографии, книги производственной тематики, зарубежная информация и другие материалы. Теоретико-методологическую основу исследования составили методы планирования и проведения полевых опытов, лабораторные исследования.

Основные положения, выносимые на защиту:

- мониторинг сукцессионных процессов в пастбищных фитоценозах аридной зоны Астраханской области, в зависимости от разной степени животноводческой нагрузки;

особенности формирования надземной биомассы естественных фитоценозов в нагрузочном и восстановительном режимах использования;

- прием рекультивации деградированных естественных пастбищ с использованием восстановительного режима.

Степень достоверности полученных результатов исследований подтверждается статистической обработкой полевых и камеральных данных, а также результатами апробации предлагаемого приема рекультивации в крестьянском хозяйстве ООО «КХ«БагМас» Черноярского района Астраханской области на площади 250 га.

Личный вклад. Соискатель лично осуществлял постановку проблемы, цели и задач исследования, разрабатывал программные вопросы, проводил полевые работы, статистическую обработку полученных материалов и апробацию нового приема в крестьянском хозяйстве. Анализ и закшочени проведены автором с редакцией руководителя. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей 85 %.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на: заседаниях Ученого совета Прикаспийского НИИ аридного земледелия (2006-2011гг); Международных научно-практических конференциях в с. Соленое Займище (2006-2011гг.); Каспийском инновационном форуме (20092011гг); Международной научно-практической конференции «Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов», Нальчик 2009 г.; 3-ей Международной научно-практической конференции «Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных», Краснодар 2010 г.; 2-ой региональной научно-практической конференции «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства Юго-Востока России-2010», Саратов 2010г.; Республиканской научно-практической конференции «Естествознание, физико-математические науки, актуальные проблемы экологии и информационных технологий», Атырау (Казахстан) 2010 г.; Международной научно-практической конференции «Перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения в адаптивно-ландшафтной системе земледелия», Волгоград 2011 г.Международной научно-практической конференции «Пути повышения продуктивности орошаемых агроландшафтов в условиях аридного земледелия» С.Соленое Займище 2012г.

Научно-исследовательские работы (НИР) проводились в рамках тематического плана ГНУ Прикаспийский НИИ аридного земледелия (ГНУ ПНИИАЗ) 04.17.03.01:

- в 2006-20 Югг - «Разработать модель экологического мониторинга за сукцессионными процессами на сенокосах и пастбищах при адаптивной интенсификации кормопроизводства и систему программного обеспечения экологически безопасного производства кормов для аридных территорий Прикаспия»;

- в 2011-2015гг - «Разработать систему мониторинга деградационных процессов на естественных пастбищах и способы контроля за экологической безопасностью луго-пастбищных экосистем Северного Прикаспия», а также в рамках хоздоговорных тем на основании госконтрактов № 26 от 15.04. 2008г., № 18 от 26.06.2009г., № 64 от 19.11.2010г.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 21 научной работе общим объемом 5,06 п. л., 17 работ написаны совместно с другими авторами, в том числе 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, объемом 1,39 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из: введения, 4 глав, заключение. Работа изложена на 151 страницах компьютерного текста, содержит 42 рисунка, 19 таблиц и 16 приложений. Список используемой литературы включает 201 источник, в том числе 9 источников иностранной литературы.

1 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, УЛУЧШЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АРИДНЫХ ПАСТБИЩ (обзор литературы)

1.1 История развития кормопроизводства и луговедения в России

Профессор Дмитриев A.M. в своей работе «Луговодство с основами луговедения» дал определение кормодобывания, как «комплекс организационно-хозяйственных и агротехнических мероприятий, посредством которых хозяйство обеспечивает скот кормами, собирая или выращивая их на луговых сенокосах и пастбищах» [55]. Цель луговодства как производственной отрасли сельского хозяйства — обеспечение животноводства необходимым количеством зелёного корма летом и сена - зимой.

Луга, используемые систематическим выпасом скота, называются луговыми пастбищами. В понятие «пастбище» входят также и все другие участки земли, на которых травостой используют для систематического выпаса скота. Так, пастбищем могут служить леса, заросли кустарника, песчаные пространства полупустыни и пустыни, на которых растительный покров сильно изрежен, травы и полукустарники растут отдельными кустами или небольшими группами, отстоящими друг от друга на несколько метров.

В развитии истории кормодобывания и лугопользования можно выделить несколько периодов.

Первый период - первобытного, простейшего подножного кормодобывания. Это наиболее отдалённое от нас время, когда скот сам добывал себе корм. Он свободно пасся по лугам, лесам, горным склонам, степям, тундрам и пустынным пространствам в течение всего года. В период роста трав, с ранней весны и до снега, скот пасли на зелёной траве. Зимой своими копытами из-под снежного покрова скот добывал уцелевшие с осени сухие и зелёные стебли, побеги и листья трав, полукустарников и кустарников и питался ими. Все «кормодобывание» в данном случае сводилось к пригону человеком скота на пастбища, к перегону с вытравленных участков на новые.

В тех случаях, когда снежный покров был глубок и плотен, а также на случай гололедицы или образования плотной снежной корки— «джута», хозяева-скотоводы иногда заготовляли некоторое количество сена или веточного корма. Сено и ветки складировали в кучи, около которых под открытым небом стоял и кормился скот.

При использовании даровой продукции природы, т. е. травяной массы, обильно и на больших площадях произраставшей по лугам, лесам и степям, при малом количестве скота и редком населении, человек отчуждал с луга лишь очень незначительную часть урожая трав и богатства его почвы.

Продуктивность скота в таких условиях содержания была невелика. Всё, что нагуливал скот с весны до снега по зелёным пастбищам, расходовал на поддержание жизни зимою. В засушливый период лета скот также нередко терял весь свой нагул.

Второй период кормодобывания - подножное пастбищное кормление с ранней весны до снежного покрова, с постоянным запасом кормов на зиму. Основным зимним кормом были сено и веточный корм. В местностях с посевами зерновых использовали в корм также солому и мякину. Качество зимних кормов было невысоким, так как техника сушки и хранения их стояла на низком уровне. По мере развития сельского хозяйства совершенствовались приёмы сушки и хранения сена, а, следовательно, повышалось и его качество. Но количество сена постепенно уменьшалось. В зимнем кормлении стала преобладать солома.

В этот период имело место отделение лугов сенокосного пользования от пастбищ. Лучшие по составу и росту травы, наиболее близкие к селениям и удобные луга были сенокосами. Дальние, худшие по составу травы, неудобные для сенокошения, использовали только как пастбища.

Комбинированное сенокосно-пастбшцное использование применялось, но не имело широкого распространения. Ухода за лугами не было. К тому же лучшие участки отводили под посевы зерновых. Это период развития феодальных отношений, земледельческого оседлого быта и потребительского экстенсивного животноводства.

По мере роста населения, распашки естественных кормовых угодий и отсутствия ухода за лугами вопрос о сене и пастбище становился всё более острым. Резко ухудшалась хозяйственная ценность лугов, а по площади их становилось всё меньше. Возникают необходимость и первые попытки полевого травосеяния культуры клевера, тимофеевки и люцерны. Из кормовых однолетних трав стали возделывать вику. Этот период заканчивается, примерно ко времени отмены крепостного права в России (1861 г.).

Как в первый, так и во второй периоды, в хозяйствах имело место только лугопользование. Первоначально сенокосные и пастбищные участки ещё были отделены друг от друга, но затем стало входить в практику сдвоенное использование луга — под сенокошение и пастбище, при котором в течение одного вегетационного периода на лугу чередовали выпас скота �