Россия
В настоящее время существуют различные точки зрения по вопросу биологической рекуль- тивации нарушенных земель. Одни специалисты практически отрицают необходимость ре- культивации, что обосновывается гипотезой о самовосстановлении нарушенных ландшафтов в течение 3–4 лет. Другие считают необходимым проведение полной инженерной и биологи- ческой рекультивации. Ни тот, ни другой подход в полной мере не соответствует реальной картине. В данной статье изложены результаты многолетних (2016–2018 гг.) исследований по особенностям роста и развития многолетних трав в лесотундровой зоне Ямало-Ненецкого автономного округа. Показано, что количество продуктивных побегов многолетних трав через 4 года после посева при внесении 0,5–1,0 тыс. м3/га торфа превышало в 2 раза их величину на контроле, 1,5 тыс. м3/га – в 3 раза. Известкование на фоне 0,5 тыс. м3/га торфа увеличива- ет количество побегов на 6,1–11,0 %, 1 тыс. – на 24,1–41,7 %, 1,5 тыс. – на 19,5–37,8 %. Со- вместное внесение торфа (0,5–1,0 тыс. м3/га) и доломитовой муки (6–8 т/га) увеличивает мас- су корней в слое 0–10 см соответственно на 0,52–0,78 и 0,70–0,96 т/га. Для слоя 0–30 см эти величины составляют 1,15–1,60 и 1,42–1,92 т/га. Максимальная прибавка сухой биомассы трав (0,89–1,24 т/га) получена при внесении 0,5–1,0 тыс. м3/га торфа. Доломитовая мука оказывает положительное влияние на рост и развитие многолетних трав, особенно с нормой 2 т/га. До- полнительный сбор сухой биомассы трав здесь составляет, в зависимости от нормы торфа, от 0,4 до 0,65 т/га. Установлено, что минеральные удобрения являются основным фактором формирования полноценного травостоя. Самая высокая урожайность сухой биомассы трав (3,86–4,36 т/га) получена при внесении N135 P135 K135
многолетние травы, продуктивные побеги, корневая масса, урожайность, торф, доломитовая мука, минеральные удобрения, лесотундра.
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.
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
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.
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.)
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.
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.
1. Игловиков А.В. Биологическая рекультивация карьеров в условиях Крайнего Севера: дис. … канд. с.-х. наук. Барнаул, 2012.
2. Игловиков А.В. Биологическая рекультивация карьеров в условиях Крайнего Севера.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. MiningьEcology. 2018. С. 092009. DOI:https://doi.org/10.1088/1755 1315/194/9/092009.
4. Игловиков А.В., Денисов А.А. Динамика развития искусственно созданного растительного покрова в условиях Крайнего Севера после проведения биологического этапа рекультивации // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2014. № 3 (26). С. 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. Моторин А.С., Игловиков А.В. Развитие искусственно созданного на биологическом этапе рекультивации фитоценоза в условиях Крайнего Севера // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2015. № 6 (247). С. 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. С. 082026. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/194/8/082026.
8. Рекультивация механически нарушенных почв с помощью лесных насаждений / А.В. Игловиков, Б.Е. Чижов, А.А. Маленко и др.] // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2020. № 4 (186). С. 25–33.Вестник КрасГАУ. 2021. № 224
9. Андроханов В.А. Принципы оценки почвенно-экологического состояния техногенных ландшафтов // Сибирский экологическийжурнал. 2009. Т. 16. № 2. С. 165–169.
10. Игловиков А.В. Технологии оптимизации питательного режима нарушенных тундровых почв на биологическом этапе рекультивации // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 2 (70).С. 22–26.
11. Моторин А.С., Игловиков А.В. Динамика различных форм азота при проведении биологической рекультивации нарушенных земель в условиях Крайнего Севера // Агропродовольственная политика России. 2017. № 12 (72).С. 88–92.
12. Игловиков А.В. Фосфорный режим нарушенных земель в условиях Крайнего Севера // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 3 (77).С. 12–16.
13. Игловиков А.В., Денисов А.А. Калийный режим нарушенных земель в условиях Крайнего Севера на биологическом этапе рекультивации // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 12 (182). С.56–64.
14. Тихановский А.Н. Проблемы и методы биологической рекультивации нарушенных земель Крайнего Севера // Успехи современного естествознания. 2017. № 2. С.43–47.
15. Тихановский А.Н. Теория и практика применения удобрений на почвах Крайнего Севера. М., 2015.
16. Зеленский В.М. Многолетние травы для рекультивации земель в субарктической тундре Таймыра // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2008. № 8 (188). С. 40–50.
17. Синявский И.В., Истомина А.В. Рекультивация нарушенных земель и разработка комплекса работ, направленных на восстановление биогеоценоза // Евразийское Научное Объединение. 2019. № 1-7 (47). С. 404–407.
18. Моторин А.С. Особенности гидротермических условий нарушенных грунтов Крайнего Севера в связи с их биологической рекультивацией // Аграрный вестник Урала. 2012. № 6(98). С. 66–70.
19. Сурин Н.А., Зеленский В.М. Биологическая рекультивация нарушенных земель на Енисейском Севере // Вестник КрасГАУ. 2008.№ 3. С. 83–88.
20. Восстановление природных экосистем на Севере: теоретические основы и практический опыт / И.Б. Арчегова, А.Н. Панюков, И.А. Лиханова [и др.] // Вестник Институтабиологии Коми научного центра Уральскогоотделения РАН. 2011. № 12. С. 46–48.
21. Ермохин Ю.И. Рекомендации по технологии рекультивации земель на Крайнем Севере.Омск, 2009.
22. Андроханов В.А. Специфика и генезис почвенного покрова техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2005.Т. 12. № 5. С. 795–800.
