THE FEATURES OF THE FORMATION OF THE PHYTOCENOSIS OF PERENNIAL GRASSES IN THE FAR NORTH
Rubrics: AGRONOMY
Abstract and keywords
Abstract:
Currently, there are different points of view on the issue of biological recultivation of disturbed land. Some experts practically deny the need for recultivation, which is justified by the hypothesis of self-restoration of disturbed landscapes within 3–4 years. Others consider it necessary to carry out a complete engineering and biological. Neither approach fully corresponds to the real picture. The study presents the results of long-term (2016–2018) research on the peculiarities of growth and development of perennial grasses in the forest-tundra zone of the Yamal-Nenets Autonomous district. It is shown that the number of productive shoots of perennial grasses in 4 years after sowing with the introduction of 0.5–1.0 thousand m3/hectare of peat exceeds by 2 times their value in the control, 1.5 thousand m3/hectare – by 3 times. Liming on the background of 0.5 thousand m3/hectare of peat increases the number of shoots by 6.1–11.0 %, 1 thou- sand – by 24.1–41.7 %, 1.5 thousand – by 19.5–37.8 %. Combined application of peat (0.5–1.0 thousand m3/hectare) and dolomite fl (6–8 t/hectare) increases the root mass in the 0–10 cm layer by 0.52–0.78 and 0.70–0.96 t/hectare, respectively. For the 0–30 cm layer, these values are 1.15–1.60 and 1.42–1.92 t/hectare. The maximum increase in dry matter of grasses (0.89–1.24 t/hectare) is obtained with the introduction of 0.5–1.0 thousand m3/hectare of peat. Dolomite flour has a positive effect on the yield of perennial grasses, especially at the rate of 2 t/hectare. Additional collection of dry matter of grasses here is equal, depending on the peat norm, from 0.4 to 0.65 t/hectare. It is established that mineral fertilizers are the main factor in the formation of a full-fledged grass stand. The highest yield of grass dry matter (3.86–4.36 t/hectare) is obtained by introducing N135 P135 K135

Keywords:
perennial grasses, productive shoots, root mass, productivity, peat, dolomite flour, mineral fertilizers, forest tundra.
Text
Text (PDF): Read Download

Введение. Увеличение техногенно нарушен- ных территорий на Крайнем Севере происходит в основном из-за освоения нефтегазовых место- рождений, строительства автомобильных и же- лезных дорог, а также вахтовых поселков [1–5]. Повышенная ранимость и хрупкость природных ландшафтов Крайнего Севера обусловлена нестабильностью многолетнемерзлых пород и резкими колебаниями абиотических условий [6, 7]. При полном нарушении живого напочвен- ного покрова [8] восстановительные процессы не успевают за развивающимися разрушени- ями, вызванными антропогенной нагрузкой на них [9]. Основными причинами низких темпов восстановительных процессов в зоне тундры являются малочисленность популяций и слабое распространение зачатков возобновления [1, 2]. Ограниченное самовосстановление фитоценоза возможно на грунтах, сложенных торфяниками, или грунтах, имеющих в своем составе глини- стую фракцию, с достаточным содержанием азо-

нередко начало летнего сезона бывает бездожд- ливым и сопровождается иссушающими ветрами. При разработке агромелиоративных мероприятий [1] по восстановлению нарушенных природных ландшафтов необходимо руководствоваться апробированными рекомендациями [21, 22].

Цель исследований. Установление особен- ностей формирования фитоценоза многолетних трав на песчаных грунтах Ямало-Ненецкого ав- тономного округа.

Материал и методы исследований. Поле- вой опыт по изучению влияния агромелиоратив- ных приемов на развитие и продуктивность мно- голетних трав заложен в 2015 г. в лесотундровой зоне Ямало-Ненецкого автономного округа на песчаном сухоройном карьере, расположенном в 15 км от г. Салехарда. Опыт заложен согласно общепринятым методикам. Схемы опытов будут представлены в ходе дальнейшего изложения материала.

Использован торф переходного типа с pH

та, фосфора и калия [10–13], но не на легких по гранулометрическому составу «безжизненных»

сол.

4,0–5,5. Норма высева семян овсяницы красной

составила 60 кг/га, доза минеральных удобре-

инертных песках [14, 15].

ний – N

 

P

 

90 90

K

 

90

 

. Площадь делянок в вариантах

Восстановление растительности при полном

уничтожении аборигенных фитоценозов возмож- но за счет посева районированных многолетних трав в составе многокомпонентной травосмеси [16, 17]. При создании искусственных фитоцено- зов необходимо учитывать и меняющиеся гидро- термические условия нарушенных грунтов [18] и учитывать их при подборе видов многолетних трав для залужения [19]. Многолетние травы для восстановления живого напочвенного покрова Крайнего Севера должны быть устойчивы к низ- ким температурам, переувлажнению почв, подто- плению талыми водами в весенний период. Об- ладать засухоустойчивостью, так как в тундре [20]

с торфом 62 м2, с доломитовой мукой – 12 м2.

Варианты с нормами доломитовой муки распо- лагались поперек делянок с различными норма- ми торфа. Повторность двухфакторного опыта

– трехкратная. Фенологические наблюдения про- водили через каждые 5 дней с момента отраста- ния трав. Проводили определение корневой мас- сы по слоям путем отбора почвенных монолитов размером 20×30 см в пятикратной повторности. Густоту стояния растений определяли в фазу полных всходов. Урожайность трав – методом сплошного учета с отбором образца массой 1 кг для определения сухого вещества.

image

Опыт по изучению действия минеральных

90

 

(NPK)

обеспечило достаточно активное разви-

удобрений на урожай овсяницы красной распо- лагался на этом же карьере, схема опыта приве- дена при изложении результатов исследований. Результаты и их обсуждение. В результа-

те многолетних исследований установлено, что создание плодородного слоя с помощью торфа и внесения доломитовой муки на фоне внесения

тие многолетних трав и формирование прочной дернины на песчаном грунте. Количество про- дуктивных побегов в варианте опыта примерно в два раза превышало их величину на контро- ле (без внесения торфа и доломитовой муки) (табл.1).

 

 

Влияние торфа и доломитовой муки на плотность травостоя

Таблица 1

 

Вариант опыта

Количество продуктивных побегов по годам жизни многолетних трав, шт/м2

 

Высота растений, см

Норма торфа, тыс. м3/га

Норма доломитовой муки, т/га

второй

третий

четвертый

Среднее за 3 года

0

0

8

320

168

165

41

 

0,5

0

32

615

392

346

58

2

56

568

476

367

64

4

76

574

502

384

69

6

68

582

448

366

72

8

96

559

475

376

70

 

1,0

0

116

672

406

398

62

2

212

712

559

494

71

4

244

750

608

534

69

6

308

718

477

501

74

8

344

735

612

564

73

 

1,5

0

260

688

543

497

65

2

368

780

634

594

73

4

492

836

681

670

69

6

437

892

625

651

71

8

468

840

702

670

68

НСР05

*76

**173

05

 

Примечание: * НСР

05

 

  • по норме торфа; ** НСР

  • по норме доломитовой муки.

 

Увеличение нормы торфа в 2 раза повысило количество побегов многолетних трав на 52 шт/м2 (15 %), в 3 раза – на 151 шт/м2 (43,6 %). Получен- ные результаты показывают эффективность вне- сения высоких норм торфа и увеличение общего числа продуктивных побегов в опыте.

Известкование также оказывает положитель- ное влияние на развитие побегов многолетних трав. При этом эффективность внесения доло- митовой муки зависит от нормы торфа. Так, при внесении 0,5 тыс. м3/га торфа известкование повышало количество продуктивных побегов

на 21–36 шт/м2 (6,1–11,0 %); 1,0 тыс. м3/га –

на 96–166 шт/м2 (24,1–41,7 %); 1,5 тыс. м3/га –

на 97–173 шт/м2 (19,5–34,8 %).

При рекультивации нарушенных земель важ- нейшим показателем является накопление кор- невой массы, которая определяет устойчивость ландшафта, его сопротивляемость эрозион- ным процессам [1]. В наших исследованиях на контрольных делянках основная часть корне- вой массы (58 %) располагалась в слое почвы 0–10 см (табл. 2).

 

Накопление и распределение корневой массы многолетних трав в зависимости от нормы торфа и доломитовой муки, т/га

image

Таблица 2

 

Вариант опыта

 

Слой почвы, см

 

В слое 0–20

Норма торфа, тыс. м3/га

Норма доломитовой муки, т/га

0–10

10–20

20–30

0–30

т/га

%

0

0

0,29

0,14

0,07

0,50

0,43

86,0

 

0,5

0

0,41

0,28

0,11

0,80

0,69

86,2

2

0,54

0,31

0,19

1,04

0,85

81,7

4

0,81

0,56

0,28

1,65

1,37

83,0

6

1,07

0,69

0,34

2,10

1,76

83,8

 

1,0

0

0,59

0,31

0,16

1,06

0,90

84,9

2

0,67

0,39

0,21

1,27

1,06

83,5

4

0,99

0,61

0,32

1,92

1,60

83,3

6

1,25

0,74

0,43

2,42

1,99

82,2

НСР

05

*0,79

**0,62

0,59

0,39

0,36

0,23

1,52

1,39

1,46

1,16

05

 

Примечание: * НСР

05

 

  • по норме торфа; ** НСР

  • по норме доломитовой муки.

 

На глубине 10–20 см ее было уже в 2 раза меньше. Самое низкое количество корневой мас- сы (14 %) определено в слое 20–30 см. Обуслов- лено это прежде всего снижением температуры почвы вниз по профилю из-за близкого залега- ния мерзлоты. В целом необходимо отметить слабое развитие корневой системы многолетних трав по причине дефицита питательных веществ и высокой кислотности песчаного грунта.

Внесение 0,5 тыс. м3/га торфа увеличило мас- су корней многолетних трав в слое 0–30 см на 0,3 т/га (60 %), 1,0 тыс. м3/га – в 4,2 раза (212 %). При этом распределение массы корней по про- филю грунта практически не изменилось. Поло- жительное действие торфа резко возрастает на фоне известкования. Например, при внесении 0,5 тыс. м3/га торфа масса корней в слое 0–30 см была равна 0,8 т/га, в сочетании с доломитовой мукой она увеличилась в 1,3–2,6 раза. Макси- мальная масса корней получена на варианте внесения 8 т/га доломитовой муки. Увеличение нормы торфа до 1 тыс. м3/га также способствует повышению эффективности известкования, но в меньших абсолютных величинах. Так, извест- кование нормой 2 т/га на фоне внесения торфа 1,0 тыс. м3/га увеличило массу корней всего на

0,23 т/га (22 %) по сравнению с вариантом вне- сения 0,5 тыс. м3/га. При использовании 6 т/га доломитовой муки разница составила 0,27 т/га (16,4 %), 8 т/га – 0,32 т/га (15,2 %). Полученные результаты показывают, что корневая система многолетних трав активно развивается при соз- дании плодородного слоя за счет внесения тор- фа и доломитовой муки.

В соответствии с различным состоянием тра- востоя находилась и его продуктивность (табл. 3). На песчаном грунте в варианте опыта без внесе- ния торфа (контроль) растения были самыми ред- кими и низкорослыми (30–40 см), соответственно и сухая масса трав здесь наблюдалась минималь- ная – 0,39–0,69 т/га. Внесение торфа нормой 0,5 тыс. м3/га позволило увеличить надземную био- массу растений в 2,9 раза в среднем за три года. Прибавка урожая трав в этом случае была равна 0,89 т/га. При дальнейшем повышении нормы тор- фа до 1,5 тыс. м3/га урожайность сухой массы мно- голетних трав увеличилась менее значительно, в пределах 0,35–0,45 т/га (25,7–33,0 %). Особо необ- ходимо отметить, что при внесении 1,5 тыс. м3/га торфа сбор сухой массы трав возрастает всего на 0,1 т/га (7,3 %) по сравнению с его нормой 1,0 тыс. м3/га.

 

image

Таблица 3

Урожайность сухой массы многолетних трав в зависимости от нормы торфа и доломитовой муки

 

Вариант опыта

Урожайность, т/га

 

Прибавка урожайности, т/га

 

Норма торфа, тыс. м3/га

Норма доломитовой муки, т/га

 

2016 г.

 

2017 г.

 

2018 г.

 

Среднее за 3 года

0

0

0,39

0,69

0,34

0,47

 

0,5

0

1,52

1,64

0,94

1,36

0,89

2

1,73

2,04

1,55

1,77

1,30

4

1,85

2,01

1,58

1,81

1,34

6

1,99

2,12

1,55

1,88

1,41

8

20,9

2,02

1,64

1,91

1,44

 

1,0

0

2,46

1,56

1,12

1,71

1,24

2

2,49

2,56

1,83

2,29

1,82

4

2,63

2,61

1,82

2,34

1,87

6

2,73

2,46

1,94

2,38

1,97

8

2,69

2,54

1,87

2,37

1,89

 

1,5

0

2,52

1,70

1,23

1,81

1,34

2

3,10

2,50

1,80

2,46

1,99

4

2,95

2,62

1,84

2,47

2,00

6

3,11

2,42

1,75

2,42

1,95

8

2,93

2,44

1,80

2,39

1,92

 

НСР

05

 

*2,4

**3,1

1,6

2,1

0,6

0,7

1,5

2,0

 

05

 

Примечание: * НСР

05

 

  • по норме торфа; ** НСР

  • по норме доломитовой муки.

 

Применение доломитовой муки даже в ми- нимальных дозах обеспечило дополнительный сбор сухого вещества многолетних трав от 0,41 до 1,1 т/га. Наиболее эффективным было вне- сение доломитовой муки в варианте опыта с нормой торфа 1,0 тыс. м3/га. Максимальная уро-

ся в несущественных пределах. С повышением дозы доломитовой муки с 2 до 8 т/га особых раз- личий в урожае не отмечается на всех вариантах норм торфа.

Математическая обработка данных по уро- жаю трав в опыте показывает достоверность

жайность сухой массы здесь достигла 2,38 т/га.

05

 

разницы на уровне НСР

только между вари-

Прибавка урожая по сравнению с контролем со- ставила 1,91 т/га в среднем за 3 года.

Незначительно повысилась урожайность су- хой массы трав в варианте опыта с нормой тор- фа 1,5 тыс. м3/га, однако эта прибавка находит-

антами норм торфа 0,5 и 1,0 тыс. м3/га и между контролем и дозами доломитовой муки 2–8 т/га. Разница в урожае трав между дозами доломито- вой муки оказалась несущественной (табл. 4).

 

Влияние торфа и доломитовой муки на урожайность сухой массы многолетних трав (среднее за 2016–2018 гг.)

image

Таблица 4

 

Норма

торфа (А), тыс. м3/га

Норма доломитовой муки (В), т/га

Среднее по фактору А

(НСР )

0

2

4

6

8

0,5

1,36

1,77

1,81

1,88

1,91

05=1,5

1,74

1,0

1,71

2,29

2,34

2,37

2,36

2,21

1,5

1,81

2,46

2,47

2,42

2,39

2,31

Среднее по фактору В

(НСР05=2,0)

 

1,62

 

2,17

 

2,20

 

2,22

 

2,22

 

2,08

 

Следовательно, для создания прочной дер-

хой массы. Внесение минеральных удобрений

нины на выработанных песчаных карьерах наи-

45

 

P

 

K

 

45

 

45

 

(нитроаммофоска) в количестве N

даже

более эффективно и экономично вносить торф в норме 0,5–1,0 тыс. м3/га, а оптимальная доза доломитовой муки должна составлять при этом не менее 2 т/га.

Контроль опыта, где удобрения не применя- лись, отличался редким травостоем высотой не более 10 см с продуктивностью 0,3–0,36 т/га су-

по фону минимального высева семян трав (40 кг/га) резко увеличило сбор сухого вещества. Прибавка урожая в этом варианте опыта составила 2,25 т/га (850 %). При дальнейшем увеличении дозы минеральных удобрений также наблюдается рост урожайности многолетних трав, хотя и менее значи- тельно, чем в первом случае (табл. 5).

 

Таблица 5

Урожайность сухой массы многолетних трав в зависимости от нормы высева и минеральных удобрений

 

Вариант опыта

Урожайность, т/га

 

Прибавка урожайности, т/га

Норма семян, т/га

Норма удобрений, кг/га

 

2017 г.

 

2018 г.

Среднее за 2 года

 

40

0

0,31

0,29

0,30

-

N P K

45 45 45

2,73

2,38

2,55

2,25

N P K

90 90 90

3,33

3,05

3,19

2,89

N P K

135 135 135

4,25

3,48

3,86

3,56

 

80

0

0,41

0,32

0,36

0,06

N P K

45 45 45

3,25

2,63

2,94

2,64

N P K

90 90 90

3,70

3,48

3,59

3,29

N P K

135 135 135

4,78

3,95

4,36

4,06

 

НСР05

 

 

*0,1

**0,14

 

0,16

0,22

 

0,13

0,18

 

05

 

Примечание: * НСР

05

 

  • по норме семян; ** НСР

  • по норме удобрений.

image

Максимальная урожайность сухой биомассы

них трав (3,86–4,36 т/га) получена при внесении

135

 

трав была в варианте N

 

P

 

135

 

K

 

135

– 3,86 т/га, что

(NPK)

 

135

. Дополнительный сбор биомассы трав

в 12,9 раза выше контрольного варианта. В этом

варианте удобрений наблюдалась и самая высо- кая плотность растений – до 730 шт/м2, а при по- севе с повышенной нормой семян (80 кг/га) – до 850 шт/м2.

Еще более высокая продуктивность много- летних трав зафиксирована при посеве семян с двойной нормой – 80 кг/га. В варианте удобре-

составил 3,56–4,06 т/га.

 

References

1. Iglovikov A.V. Biologicheskaya rekul'tivaciya kar'erov v usloviyah Kraynego Severa: dis. … kand. s.-h. nauk. Barnaul, 2012.

2. Iglovikov A.V. Biologicheskaya rekul'tivaciya kar'erov v usloviyah Kraynego Severa.Saarbrücken, 2012.

3. Iglovikov A.V., Motorin A.S. Emerging technologies for recultivation of disturbed sandy soil after anthropogenic disturbances in the industrial development of the far north // IOP ConferenceSeries: Earth and Environmental Science. International Conference on Innovations and Prospects of Development of Mining Machinery and Electrical Engineering, IPDME 2018. Mining'Ecology. 2018. S. 092009. DOI:https://doi.org/10.1088/1755 1315/194/9/092009.

4. Iglovikov A.V., Denisov A.A. Dinamika razvitiya iskusstvenno sozdannogo rastitel'nogo pokrova v usloviyah Kraynego Severa posle provedeniya biologicheskogo etapa rekul'tivacii // Vestnik Gosudarstvennogo agrarnogo universiteta Severnogo Zaural'ya. 2014. № 3 (26). S. 57–61.

5. Iglovikov A. The development of artificial Phytocenosis in Environmental Construction in the far North. Procedia Engineering. (2016). Volume 165. P. 800–805. DOI:https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.778.

6. Motorin A.S., Iglovikov A.V. Razvitie iskusstvenno sozdannogo na biologicheskom etape rekul'tivacii fitocenoza v usloviyah Kraynego Severa // Sibirskiy vestnik sel'skohozyaystvennoy nauki. 2015. № 6 (247). S. 50–56.

7. Motorin A.S., Iglovikov A.V., Bukin A.V. Changing in water-physical properties of drained peatsoils during extraction and exploration of minerals in the conditions of the Northern Urals // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. S. 082026. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/194/8/082026.

8. Rekul'tivaciya mehanicheski narushennyh pochv s pomosch'yu lesnyh nasazhdeniy / A.V. Iglovikov, B.E. Chizhov, A.A. Malenko i dr.] // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020. № 4 (186). S. 25–33.Vestnik KrasGAU. 2021. № 224

9. Androhanov V.A. Principy ocenki pochvenno-ekologicheskogo sostoyaniya tehnogennyh landshaftov // Sibirskiy ekologicheskiyzhurnal. 2009. T. 16. № 2. S. 165–169.

10. Iglovikov A.V. Tehnologii optimizacii pitatel'nogo rezhima narushennyh tundrovyh pochv na biologicheskom etape rekul'tivacii // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. № 2 (70).S. 22–26.

11. Motorin A.S., Iglovikov A.V. Dinamika razlichnyh form azota pri provedenii biologicheskoy rekul'tivacii narushennyh zemel' v usloviyah Kraynego Severa // Agroprodovol'stvennaya politika Rossii. 2017. № 12 (72).S. 88–92.

12. Iglovikov A.V. Fosfornyy rezhim narushennyh zemel' v usloviyah Kraynego Severa // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019. № 3 (77).S. 12–16.

13. Iglovikov A.V., Denisov A.A. Kaliynyy rezhim narushennyh zemel' v usloviyah Kraynego Severa na biologicheskom etape rekul'tivacii // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019. № 12 (182). S.56–64.

14. Tihanovskiy A.N. Problemy i metody biologicheskoy rekul'tivacii narushennyh zemel' Kraynego Severa // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. 2017. № 2. S.43–47.

15. Tihanovskiy A.N. Teoriya i praktika primeneniya udobreniy na pochvah Kraynego Severa. M., 2015.

16. Zelenskiy V.M. Mnogoletnie travy dlya rekul'tivacii zemel' v subarkticheskoy tundre Taymyra // Sibirskiy vestnik sel'skohozyaystvennoy nauki. 2008. № 8 (188). S. 40–50.

17. Sinyavskiy I.V., Istomina A.V. Rekul'tivaciya narushennyh zemel' i razrabotka kompleksa rabot, napravlennyh na vosstanovlenie biogeocenoza // Evraziyskoe Nauchnoe Ob'edinenie. 2019. № 1-7 (47). S. 404–407.

18. Motorin A.S. Osobennosti gidrotermicheskih usloviy narushennyh gruntov Kraynego Severa v svyazi s ih biologicheskoy rekul'tivaciey // Agrarnyy vestnik Urala. 2012. № 6(98). S. 66–70.

19. Surin N.A., Zelenskiy V.M. Biologicheskaya rekul'tivaciya narushennyh zemel' na Eniseyskom Severe // Vestnik KrasGAU. 2008.№ 3. S. 83–88.

20. Vosstanovlenie prirodnyh ekosistem na Severe: teoreticheskie osnovy i prakticheskiy opyt / I.B. Archegova, A.N. Panyukov, I.A. Lihanova [i dr.] // Vestnik Institutabiologii Komi nauchnogo centra Ural'skogootdeleniya RAN. 2011. № 12. S. 46–48.

21. Ermohin Yu.I. Rekomendacii po tehnologii rekul'tivacii zemel' na Kraynem Severe.Omsk, 2009.

22. Androhanov V.A. Specifika i genezis pochvennogo pokrova tehnogennyh landshaftov // Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal. 2005.T. 12. № 5. S. 795–800.


Login or Create
* Forgot password?