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

Ларин И.В. (1969) отмечает способность многолетних растений в сообществах пребывать в различных состояниях - в генеративном, вегетативном, покоящемся - очень важным свойством. Благодаря этому свойству, состав сообществ достаточно устойчив, несмотря на значительные изменения условий произрастания. В связи с этим, воздействуя на среду (исключая животноводческую нагрузку), можно быстро повысить урожай и улучшить качество кормовых угодий, не прибегая к коренному улучшению. Опираясь на результаты многолетних опытов зарубежных и отечественных ученых, И.В. Ларин делает вывод, что отдых (или задержанный выпас) надо давать пастбищу не реже как раз в 4 -5 лет [100].

В 1906-1907 гг. на территории современного Юстинского района республики Калмыкия был заложен первый в степи опытно-показательный участок по закреплению песков. После первого года пескоукрепительных работ сделаны выводы: пески Астраханской губернии при условии оставления их в покое, т.е. при изъятии их из пользования, хотя бы на время вегетационного периода, начинают быстро зарастать различными травами, постепенно превращаясь в крепкие, пригодные для выпаса места. Таким образом, при ограниченном антропогенном воздействии или в условиях заповедного режима на ранее опустыненных землях Северо-Западного Прикаспия сукцессии направлены на восстановление коренной сухостепной растительности [196].

Воронежские ботаники Н.Ф.Комаров и Е.И.Проскуряков, посетившие в Центрально-Черноземном районе Казацкую степь в 1928 году, отмечали, что степь подвергается интенсивному выпасу не только после покоса, но и ранней весной. В местах стоянок скота образовались "тырла" - участки с совершенно деградированной степной растительностью, зарастающие сорняками. Наиболее распространенным растением степи становится типчак (Festuca valesiaca s.l.), а ковыля (Stipa pennata) было очень мало. Констатировалось, что Казацкая степь "доживает свои последние дни", но организация Центрально-Черноземного заповедника по инициативе В.В. Алехина спасла от утраты этот ценнейший резерват и эталон целинных луговых степей [4].

Дмитриев А.М. в 40-х годах отмечал возможность использования отдыха степных пастбищ (выключение из оборота пастьбы на два года) для организации самообсеменения [55].

Использование чередования стравливания и отдыха степных участков при крупнозагонной системе выпаса для овец успешно было апробировано в совхозе "Россия" Алтайского района. При довольно высокой плотности, 7 овец на 1 га пастбища, за сезон вегетации проводилось три цикла стравливания продолжительностью 6-7 дней каждый. Повторное стравливание начиналось через 18-21 день. Этого времени было достаточно для восстановления стравленного травостоя. В благоприятные годы отчуждалось 20-35 % пастбищной массы, что способствовало быстрому восстановлению продуктивности, в сухие - до 50-53 %, что приближается к критической для травостоя величине. Тем не менее, продуктивность травостоя в загонах в 2-3 раза была выше по сравнению с вольным выпасом. Для обеспечения постоянного обсеменения пастбищ в загонах и сохранения высокого качества травостоя, а также их ремонта и улучшения необходимо было последовательно изолировать от выпаса один-два загона на срок 3-4 года [48].

Следует отметить, что крупнозагонная система выпаса скота широко практикуется за рубежом. В частности, в США на восстановленных после распашки низкотравных прерий, используемых в качестве отгонных пастбищ, на ранчо по загонной системе выпасается 25 млн. голов молодняка местных пород скота [169].

Проведенные многочисленные опыты украинских (П.А.Власюк; Н.Б.Болодин; С.П.Смелов) и ленинградских (И.В.Ларин; Т.Р.Годлевская) ученых показали, что растение, накопившее к осени в корнях большое количество запасных питательных веществ, на следующий год дает большие урожаи по сравнению со скошенным или стравленным растением. А наблюдения И.И.Загребаева в 1952году на Черных землях Астраханской области показали, что к 3-ему году интенсивного зимнего стравливания сохранилось всего 58% растений [100].

Отдельные работы по изучению динамики самовосстановления растительного покрова были выполнены на пастбищах Казахстана и Средней Азии. Е.П. Коровин в Бетпак-Дала наблюдал процессы зарастания такыров и солончаков.

В 2008-2009 годах в Тарутинском районе Одесской области (Украина) Поповой Е.Н. и Баланел Д.А. разрабатывались технологии восстановления степных пастбищ. По результатам опыта было выявлено, что при отдыхе участка степи с сильным перевыпасом (3-4 стадии пасквальной дигрессии) только в течение одного вегетационного сезона заметно уменьшаются его отличия от слабо нарушенной степи по показателям биотического разнообразия, проективного покрытия, максимальной высоты и надземной фитомассы травостоя [201].

Для наших исследований на каждом из опытных участков, кроме контрольного, были установлены по четыре площадки - «восстановителя», каждая с учетной S = 25 м2, то есть - небольшой огороженный участок природных пастбищных экосистем, на котором исключена любая хозяйственная деятельность (рисунки 33-35).

Рисунок 33 - Опытный участок № 2



Рисунок 34 - Опытный участок № 3

Рисунок 35 - Опытный участок № 4

В течение трех лет на этих участках были произведены сравнительные полевые исследования динамики урожайности, видового состава, проективного покрытия, средней высоты растений в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования для выявления потенциальной способности самовосстановления (демутации) естественного травостоя деградированных кормовых угодий.

На всех опытных площадках, в «восстановителях», в отсутствии животноводческой нагрузки активизировался процесс самовосстановления растительного покрова, а именно произошло увеличение его общего проективного покрытия и средней высоты травостоя на различных по сбитости пастбищных фитоценозах (таблицы 13,14; приложения Е, Ж).

Результаты исследования в течение трех лет ОПП на опытных площадках следующие:

- динамика ОПП на всех восстановительных участках положительная, при этом скорость увеличения ОПП происходила в прямой зависимости от величины животноводческой нагрузки на опытный участок: в наибольшей степени на 30%, общее проективное покрытие увеличилось на площадке с высокой нагрузкой (0,88 гол/га), на 21 - при повышенной (0,73 гол/га) и на 6% -при оптимальной (0,5гол/га) нагрузке;

Таблица 13 - Изменение общего проективного покрытия (ОПП) травостоя опытных участков в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования

№ уч-ка	Режим исполь зования	Общее проективное покрытие
		Год исследования
		2009	2010	2011
		Средний %	разница	НСР05	Средний %	разница	НСР05	Средний %	разница	НСР05
2	Выпас	55	8	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	-

- при нагрузочном режиме использования (выпас) динамика ОПП на всех участках отрицательная, что говорит о развитии процесса деградации, при этом, чем выше животноводческая нагрузка, тем ниже показатели ОПП травостоя: при оптимальной нагрузке ОПП за три года снизилось на 1%, при повышенной нагрузке - на 3 и при высокой - на 8%.

Изоляция от выпаса также положительно отразилась на высоте травостоя даже при том, что в 2011 году погодные условия летнего периода для вегетации трав были стрессовыми (приложение Ж, таблица 14).

Анализируя полученные результаты действия восстановительного режима, нами были отмечены следующие моменты: чем выше была нагрузка животных на пастбище, тем активнее шел процесс демутации в изоляции от выпаса: 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 (0,73гол/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.

Таблица 14 - Изменение средней высоты травостоя опытных участков в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования

№ уч-ка	Режим использования	Год исследования
		2009	2010	2011
		Сред няя, см	разница	НСР05	Средняя, см	разница	НСР05	Средняя, см	разница	НСР05
2	Выпас	17	5	1,93	17	13	2,95	15	12	1,93
	Отдых	22	-		30	-		27	-
3	Выпас	15	8	1,32	16	12	2,59	13	12	2,60
	Отдых	23	-		28	-		25	-
4	Выпас	12	11	3,60	13	17	2,59	10	18	2,23
	Отдых	23	-		30	-		28	-

Проведенный дисперсионный анализ показал наличие существенных различий по годам исследования.

После трех лет отдыха были получены сравнительные результаты изменения видового разнообразия опытных участков при разной степени животноводческой нагрузки (таблица 15).

При изучении динамики за три года проективного покрытия (ПП) хозяйственно-ботанических групп травостоя опытных участков в режимах выпаса и отдыха было отмечено:

- в режиме выпаса с увеличением животноводческой нагрузки происходит очень резкое уменьшение ПП злаков, с последующим выпадением их из травостоя;

- в режиме отдыха происходит увеличение ПП хозяйственно-ботанических групп травостоя на участках с разной животноводческой нагрузкой и имеет направленность: эфемеры-полыни-разнотравье-злаки.

Таблица 15 - Динамика абсолютного общего проективного покрытия (ОПП) и проективного покрытия (ПП) хозяйственно-ботанических групп травостоя опытных участков в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования

Режим использования	ОПП, %	ПП хозяйственно-ботанических групп, %
		Эфемеры и эфемероиды	Злаки	Полыни	Разнотравье
Опытный участок № 2 - оптимальная нагрузка
Выпас	55 54	16,0 16,5	8,0 6,5	28,0 28,6	3,0 2,4
Динамика 2011-2009 гг, %	- 1	+0,5	-1,5	+0,6	-0,6
Отдых	63 69	22,5 25,5	9,5 10,0	26,3 28,2	4,7 5,3
Динамика 2011-2009 гг, %	+6	+3,0	+0,5	+1,9	+0,6
Опытный участок № 3 - повышенная нагрузка
Выпас	40 37	11,0 8,7	-	26,0 24,6	3,0 3,7
Динамика 2011-2009 гг, %	-3	-2,3	-	-1,4	+0,7
Отдых	51 72	18,5 25,5	2,4 4,7	25,1 31,6	5,0 10,2
Динамика 2011-2009 гг, %	+21	+7	+2,3	+6,5	+5,2
Опытный участок № 4 - высокая нагрузка
Выпас	30 22	5,0 3,1	-	20,0 15,6	5,0 3,3
Динамика 2011-2009 гг, %	-8	-1,9	-	-4,4	-1,7
Отдых	41 71	7,9 17,6	0,6 5,1	24,8 34,4	7,7 13,9
Динамика 2011-2009 гг, %	+30	+9,7	+4,5	+9,6	+6,2

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

Чтобы сравнить между собой разные режимы использования пастбищ, абсолютные показатели проективного покрытия хозяйственно-ботанических групп были переведены в относительные единицы (таблица 16).

По результатам трехлетних исследований наблюдается увеличение абсолютного ОПП в режиме отдыха в сравнении с нагрузочным на всех опытных площадках с первого же года изоляции от животных. К третьему году это увеличение находилось в прямой зависимости от величины нагрузки животных: на площадках с высокой животноводческой нагрузкой (№ 4) при изоляции прибавка ОПП оказалась наибольшей и составила +49%, при повышенной нагрузке - +35% и при оптимальной нагрузке - +15%.

Таблица 16 - Сравнительная динамика абсолютного общего проективного покрытия (ОПП) и относительного проективного покрытия (ПП) хозяйственно-ботанических групп травостоя опытных участков в нагрузочном (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 (0,5гол/га)
Выпас	55 54	100	29,1 30,6	14,5 12,0	50,9 53,0	5,5 4,4
Отдых	63 69	100	35,7 37,0	15,1 14,5	41,7 40,8	7,5 7,7
Сравнительная динамика режимов отдыха и выпаса, %	+8 +15		+6,6 +6,4	+0,6 +2,5	-9,2 -12,2	+2,0 +3,3
Опытный участок № 3 - повышенная нагрузка (0,73гол/га)
Выпас	40 37	100	27,5 23,5	-	65,0 66,5	7,5 10,0
Отдых	51 72	100	36,3 35,4	4,7 6,5	49,2 43,9	9,8 14,2
Сравнительная 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 (0,88гол/га)
Выпас	30 22	100	16,6 14,1	-	66,8 70,9	16,6 15,0
Отдых	41 71	100	19,3 24,8	1,5 7,2	60,5 48,5	18,7 19,5
Сравнительная динамика режимов отдыха и выпаса, %	+11 +49		+2,7 +10,7	+1,5 +7,2	-6,3 -22,4	+2,1 +4,5

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, эфемероидов, разнотравья и злаков, т.е. увеличение их ПП;

- при разной степени нагрузки животных в изоляции доля полыней в составе ОПП травостоя снижается на 12,2 % (уч. № 2), 22,6% (уч. № 3) и 22,4% (уч. № 4);

- 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: однолетники-злаки-полыни.

Наши наблюдения показали, что на площадках с различной животноводческой нагрузкой, в режиме отдыха изменяется его видовой состав и соотношение видов в общем травостое (рисунки 36-38).



Рисунок 36 - Соотношение растительных видов естественного травостоя при оптимальной животноводческой нагрузки (0,5гол/га) в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования пастбищ

Рисунок 37 - Соотношение растительных видов естественного травостоя при повышенной животноводческой нагрузки (0,73гол/га) в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования пастбищ



Рисунок 38 - Соотношение растительных видов естественного травостоя при высокой животноводческой нагрузки (0,88гол/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.

Выявлено, что величина нагрузки животных отражается на степени участия в составе травостоя видов растений. По мере усиления нагрузки при нагрузочном режиме использования доля полыней (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: Дескурении Софими (Descurainia sophia), Гулявника Лёзеля (Sisymbrium Loeselii), Подмаренника настоящего (Galium verum), Липучки растопыренной (Lappula squarrosa (Retz.) Dumort.), Одуванчика лекарственного (Taraxбcum officinбle), Мятлика луковичного (Роа bulbosa) и др.. Отрицательно реагируют на усиление животноводческой нагрузки Бобовые (Fabaceae Lindi). При изоляции от выпаса восстановление Астрагала короткоплодного (Astragalus brachycarpus M.Bieb.) произошло только на площадке с оптимальной нагрузкой (участок № 2). Активная демутация злаков в восстановительном режиме отмечена на всех участках. На площадке с оптимальной нагрузкой злаки присутствовали на выпасном пастбище, однако динамика их проективного покрытия была направлена на снижение и находились они в состоянии сильной деградации, т.е. в результате стравливания отсутствовал колос. В «восстановителях» злаки увеличивали с каждым годом не только проективное покрытие, но и видовое разнообразие. В первый год изоляции начали вегетировать типчак (Festъca valesiбca) (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 Trin. et Rupr) (участок №4), что подтверждает данные Пачоского И.К. о том, что типчак является видом, наиболее устойчивым к усилению выпаса.

Многие ученые (Г.Н. Высоцкий; Л.Г. Раменский; И.А. Цаценкин и др.), работая в 20-е-40-е гг. и в 1949-1957 гг. 20 века, застали на всей территории Северного Прикаспия ковыльные и житняковые с кохией степи, которые в 70-е гг. при перевыпасе изменились на бело- и чернополынники. Мирошниченко Ю.М., посвятивший исследованию степей Прикаспия более 50 лет отмечает, что аридные степи представлены исходной (коренной, первичной) зональной растительностью с доминированием злаков и видами растений других жизненных форм. В аридных степях в климаксовых (исходных) сообществах доминируют дерновинные злаки - виды родов Stipa, Agropyron, Koeleria, т.е. тех же родов, что и в более северных подзонах степей [112].

Исследование динамики урожайности в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования естественных пастбищ показало, что процесс самовосстановления активизируется сразу при изоляции фитоценоза от нагрузки (таблица 17, приложение И).

Таблица 17 - Динамика урожайности естественного травостоя по годам исследования на опытных участках в нагрузочном (выпас) и восстановительном (отдых) режимах использования, т/га сухой массы

№ Уч-ка	Режим	Урожайность, т/га сухой массы
		Год исследования
		2009	2010	2011
		Средн., т/га	Раз ница	НСР05	Средн., т/га	Раз ница	НСР05	Средн., т/га	Раз ница	НСР05
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

Увеличение урожайности в изоляции от выпаса было отмечено уже в первый год восстановительного режима и на всех опытных участках, независимо от погодных условий. При этом, чем выше была животноводческая нагрузка на фитоценоз, тем больше урожайность в изоляции: 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 в «восстановителях» эта разница значительно увеличилась: 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.

Дисперсионный анализ, проведенный на 5%-ном уровне значимости, показал наличие существенной разницы.

Опираясь на результаты, полученные в исследованиях, можно утверждать, что изучаемые нами ценозы находятся в сильно нарушенном состоянии, неполночленны и нестабильны по причине неумеренного анропогенного воздействия. Однако, предоставление отдыха таким пастбищам дает возможность значительно восстановить изреженный травяной покров. Природа как бы сама подсказывает естественные пути оптимизации нарушенной человеком целостности экосистем и, если следовать им, положительный эффект от рекультивации может быть достигнут в короткие сроки и с минимальными материально-трудовыми издержками. Конечно, для возврата к исконным коренным степным сообществам одного-двух лет крайне не достаточно, но восстановительный режим использования пастбищ положит начало новому приему рекультивации нарушенных естественных кормовых угодий с целью их восстановления, сохранения биоразнообразия и повышения продуктивности.



4. Агроэнергетическая и экономическая эффективность восстановительного режима использования кормовых угодий

4.1 Экологическая значимость и средообразующая роль восстановительного режима использования аридных пастбищ

Первоочередным условием повышения экономической эффективности сельхозпредприятий является значительное сокращение затрат. Естественные степные пастбища, являющиеся источником “бесплатного” корма, представляются экономически более привлекательными на фоне дорогостоящих мелиораций, в т.ч. кормовых севооборотов и улучшенных пастбищ.

Однако, широкое использование естественных кормовых угодий увеличивающимся поголовьем скота оказывает разрушающее воздействие на степной травостой и приводит используемые под выпас пастбища в разряд нарушенных земель.

Рекультивация земель - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества (ГОСТ 17.5.1.01-83). Новый прием рекультивации таких нарушенных земель, восстановительный режим их использования, мог бы устойчиво функционировать, нейтрализуя антропогенные воздействия на ландшафт, и предотвращать его деградацию.

Для доказательства эффективности этого приема рекультивации нами был проведен экологический анализ.

Наши исследования показали, что при ограниченном антропогенном воздействии или в условиях восстановительного режима на деградированных пастбищах Северного Прикаспия сукцессии направлены на восстановление коренной сухостепной растительности.

Расчеты показывают, что предоставляя отдых пастбищу, биомасса его травостоя увеличивается в первый же год в 3-4 раза (рисунки 39-42).

Рисунок 39 - Увеличение биомассы травостоя на опытном участке № 3(1 повторность)

Рисунок 40 - Увеличение биомассы травостоя на опытном участке № 2(4 повторность)



Рисунок 41 - Увеличение биомассы травостоя на опытном участке № 3(2 повторность)

Рисунок 42 - Увеличение биомассы травостоя на опытном участке № 4(4 повторность)

Шероховатость растительной поверхности травянистых пастбищ в 1,2-1,4 раза выше шероховатости выровненной поверхности сбитых пастбищ, что предохраняет эрозионно-опасные почвы от деградации [172].

В своих работах А.Ф. Туманян отмечает, что 1 гектар пастбищной растительности поглощает за день около 20 кг атмосферной углекислоты, что за сезон составляет около 2-2,5 тонн [163]. Учитывая, что урожайность пастбищ при восстановительном режиме использования в 3-4 раза превышает таковую деградированных пастбищ, а длительность активной вегетации полукустарниковой формации более чем в 1,5 раза превышает длительность вегетации стравленной растительности, объем поглощаемой ими углекислоты может достигать 6-8 тонн за 1год.

Таким образом, резюмируя вышеизложенное, можно сделать следующее заключение: восстановительный режим использования естественных пастбищ является экологически обоснованным приемом рекультивации деградированных аридных экосистем, обеспечивающим как повышение их продуктивности, так и улучшение экологической обстановки в регионе.

4.2 Анализ агроэнергетической и экономической эффективности приема рекультивации нарушенных земель

Чтобы доказать экономическую эффективность нового приема рекультивации, нами был проведен экономический и биоэнергетический анализ.

Для анализа экономической эффективности нового приема рекультивации нами была рассчитана прибыль с одного гектара, которая могла быть получена от скошенного сена на опытных участках пастбищ в режимах выпаса и отдыха по годам использования (таблица 18, приложение К). В результате можно констатировать, что прибыльными оказались участки, находившиеся только в режиме отдыха: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) 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%).

Таблица 18 - Экономическая эффективность фитомелиоративного способа (восстановительного режима) рекультивации деградированных кормовых угодий

Режим исполь- зования	Нагруз- ка с/х живот- ных	Год исполь- зова- ния	Всего затрат, руб./га	Урожай- ность сух.в-ва, т/га	Цена реалии- зации, руб/т.	Стоимость продукции, руб/га	Расчетная прибыль с 1 га, руб	Уровень рента- бель- ности, %
Пастбища в режиме нагрузки	0,5 гол/га	1-й	1900	0,52	1900	988	-912	-48
		2-й	1988	0,56	1900	1064	-924	-46
		3-й	2001	0,38	1900	722	-1279	-63
	0,73 гол/га	1-й	1793	0,21	1900	399	-1394	-77
		2-й	1813	0,34	1900	646	-1167	-64
		3-й	1946	0,22	1900	418	-1528	-78
	0,88 гол/га	1-й	1772	0,15	1900	285	-1487	-83
		2-й	1885	0,26	1900	494	-1391	-73
		3-й	1936	0,19	1900	361	-1575	-81
Пастбища в режиме отдыха	0,5 гол/га	1-й	2314	1,72	1900	3268	+954	41
		2-й	2492	2,02	1900	3838	+1346	54
		3-й	2149	1,14	1900	2166	+17	0,8
	0,73 гол/га	1-й	1850	0,71	1900	1349	-501	-27
		2-й	2347	1,60	1900	3040	+693	29
		3-й	2060	0,90	1900	1710	-350	-16
	0,88 гол/га	1-й	1811	0,63	1900	1197	-614	-33
		2-й	2139	1,43	1900	2717	+578	27
		3-й	2083	0,95	1900	1805	-278	-13

Цены 2011 года

Таким образом, нами было определено, что два года - наиболее оптимальное время действия восстановительного режима для рекультивации деградированного пастбища. При 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.

Главное достоинство предлагаемого приема рекультивации, с нашей точки зрения, заключается в простоте применения и малозатратности, что при современных мизерных инвестициях государства в сельскохозяйственное производство дает возможность применять его во всех крестьянских хозяйствах, использующих естественные пастбища под выпас.

Агроэнергетический метод оценки новых приемов и технологий в сельскохозяйственном производстве признан в мире как универсальный способ оценки потоков антропогенной энергии в агроэкосистемах. Он не заменяет, а дополняет и расширяет возможности экономического анализа [106].

На основании данных по продуктивности вариантов опыта (второго года, как экономически наиболее эффективного) и удельной энергоемкости фитомассы был определен агроэнергетический коэффициент (АК) эффективности технологии приема рекультивации деградированных кормовых угодий.

Суть метода заключается в том, что суждение об эффективности технологии делается на основании агроэнергетического коэффициента (АК), расчеты которого проводят по формуле:



АК=

где Поэ - продуктивность 1 га, выраженная в ГДж обменной энергии (ОЭ);

Е - затраты на создание единицы продукции, ГДж;

оэ - обменная энергия, заключенная в продукции.

Технология считается эффективной, если АК больше 1 (или больше 100%, если оценка ведется в процентах) (таблица 19).

Таблица 19 - Агроэнергетический коэффициент (АК) эффективности приема рекультивации деградированных кормовых угодий

Варианты	Кормовая масса, кг/га	Удельная энерго- емкость, МДж/кг ОЭ	Сбор энергии, ГДж/га ОЭ	Затраты энергии, ГДж/га	АК по ОЭ относит. Единицы.
№ 2 (0,5гол/га)	Выпас	560	3,2	1,8	-	1,8
	Отдых	2020	3,2	6,5	-	6,5
№3(0,73гол/га)	Выпас	340	3,2	1,1	-	1,1
	Отдых	1600	3,2	5,1	-	5,1
№ 4 (0,88гол/га)	Выпас	260	3,2	0,8	-	0,8
	Отдых	1430	3,2	4,6	-	4,6

Показатели АК всех вариантов восстановленных фитоценозов превосходят АК естественных ценозов, используемые в режиме выпаса: при оптимальной нагрузке (0,5гол/га) - в 3,6 раза, при повышенной нагрузке (0,73 гол/га) - в 4,6 раза и при высокой нагрузке (0,88 гол/га) - в 5,8 раз.

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 фитомассы 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 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 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 использования (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 (0,73гол/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 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.

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 пастбища - 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:

1. В почвенно-климатических условиях Северного Прикаспия использование кормовых угодий под выпас сельскохозяйственных животных необходимо 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 рекомендуем производить без учета площади восстановительного участка, чтобы не перегружать используемые фитоценозы.

Список использованной литературы

1. Авдусин, Д.А. Археология СССР / Д.А. Авдусин - М.,1977.-70 с.

2. Агроклиматические ресурсы Астраханской области //-Л.: Гидроме-теоиздат, 1974. -136 с.

3. Алексеева, Л.Н. Адаптация кормовых растений к условиям аридной зоны Узбекистана/ Л.Н. Алексеева. - Ташкент: Фан, 1983. - С. 51-52.

4. Алехин, В.В. Центрально-черноземные степи. / В.В.Алехин.- Воронеж: Коммуна, 1934. -91с.

5. Алимаев, И.И. Улучшение и рациональное использование аридных пастбищ (Аналит. обзор КазНИИЛХ) / И.И. Алимаев, Ж.А. Жембакин, С.Н.Прянишников. - Алма-Ата, 1985.- С. 56.

6. Амелин, И.С. Об улучшении естественных пастбищ пустынь Средней Азии/ И.С. Амелин //Бюл. ВНИИК.- 1941- № 4. - С. 49-64.

7. Амелин, И.С. Пастбища пустынь и полупустынь Узбекистан и их производительность/ И.С. Амелин //Бюл. ВНИИК.- 1940- № 1. - С. 32-40.

8. Амелин, И.С. Семенная производительность пастбищных растений пустынь Средней Азии / И.С. Амелин //Труды ВНИИ каракулеводства, вып. VI, 1958.- с. 259-287

9. Астраханьстат, 2011/ Статистический ежегодник Астраханской области: статистический сборник. - г. Астрахань, 2011. - 278 с.

10. Атлас Астраханской области. Роскартография.-1997.- 48 с.

11. Аубекеров, М.С. Формирование кустарниково-травянистых пастбищ и их эффективность в Северном Прикаспии/ М.С. Аубекеров//Лесомелиорации аридных пастбищ. Волгоград: 1987.- №2. - С. 82- 87.

12. Батовская, Е.К. Край, в котором мы живем. (Книга для чтения)/ Е.К. Батовская, Т.П. Лавелина, -М.:«Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2008. - 84 с.

13. Баширова, Э.В. Постпастбищная демутация степных экосистем южной части степного Зауралья Республики Башкортостан: автореф. дис. ..канд. биол. наук: 03.00.05/ Баширова Эльза Владимировна. - БашГУ, 2003. -16 с.

14. Бегучев, П.П. Прутняк/ П.П. Бегучев.- Сталинград: ВГСХИ, 1961. - С. 3-45.

15. Бегучев, П.П. Сенокосы и пастбища Нижнего Поволжья/ П.П. Бегучев.- Элиста: 1968. - с. 96.

16. Бегучев П.П. Прутняк (Зультурган) - ценная кормовая культура в Калмыкии / П.П.Бегучев, И.П. Леонтьева.- Элиста: 1960. - С. 8-22.

17. Беспалова, З.Г. К биологии полукустарничков эдификаторов фитоценозов Ногайских степей и сухих степей Центрального Казахстана: автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.05 / Беспалова Зинаида Григорьевна. - Д., 1961. - 19 с.

18. Беспалова, З.Г. О цветении некоторых представителей семейства Chenopodiaceae маревых / З.Г. Беспалова // Труды Ботан. ин-та им. Комарова. -1965. сер. 3, вып. 17. - С. 100-114.

19. Бойков, Т.Г.Степи Забайкалья. Продуктивность, кормовая ценность, рациональное использование и охрана/ Т.Г.Бойков, Т.Г.Харитонов, Ю.А. Рупышев. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2002. - с.230.

20. Бочанцев, В.П. Род Salsola L. (Состав, история развития и расселения): Реф. докл. по опубл. работам/ В.П. Бочанцев.- Л.: ВИК, 1969а. - с.45.

21. Бочанцев, В.П. Род Salsola L., краткая история его развития и расселения//Ботанический журнал. - 1969. Т 54. № 7. -С. 989-1001.

22. Браун, Д. Методы исследования и учета растительности/ Перевод с англ. Под общ. ред.Т.А. Работнова//Иностранная Литература.- 1957.- с.316.

23. Бурыгин, В.А. Ботанические основы реконструкции пастбищ Южного Кызыл-Кума/ В.А. Бурыгин, К.З.Закиров, А.С.Запрометова, Л.С. Паузнер. - Ташкент.: ФАН, 1956. - с.232.

24. Бурыгин, В.А. О путях фитомелиорации пустынных пастбищ: В кн. Кормовая база и перспективы животноводства в Узбекистане / В.А. Бурыгин.- Ташкент: ФАН,- 1953. - С. 45-52.

25. Бурыгин, В.А. О растительных объектах для фитомелиорации пастбищ глинистых пустынь Узбекистана/ В.А. Бурыгин. - Ташкент: ФАН, 1952. - С. 31-37.

26. Бутник, А.А. Об адаптивных признаках листьев маревых: В кн./ Биологические и структурные особенности полезных растений Узбекистана / А.А. Бутник.- Ташкент: ФАН, 1977. - С. 415.

27. Бутник, А.А. Структура осевых органов терескена (Eurotia eversmanniana) в период вегетации / А.А. Бутник.- Ташкент: Фан, 1973. - С. 14-11.

28. Бутник, А.А. Структурные особенности форм изеня в онтогенезе: В кн. / ИзеньKochia prostrata (L.) Schrad / А.А.Бутник, Д.К. Саидов. - Ташкент: ФАН, 1971. - С. 6894.

29. Бородина, Н.А. Деревья и кустарники СССР. Справочник-определитель географа и путешественника/ Н.А. Бородина, В.И. Некрасов. -Изд-во «Мысль», Москва, 1966.- с.637

30. Василевская, В.К. Особенности анатомического строения некоторых растений Центрального Казахстана: В кн. / Биология и экология растений целинных районов Казахстана / В.К. Василевская М.-Л.: Наука, 1965. - С. 125134.

31. Василевская, В.К. Особенности строения афильных ксерофитов (Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin) / В.К. Василевская// Известия АН Туркменской ССР. - 1955. № 3. - С. 5360.

32. Василевская, В.К. Формирование листа засухоустойчивых растений/ В.К. Василевская.- Ашхабад, 1954. - с.182.

33. Варивцева, Е.А. Краткая характеристика пастбищ Восточного Памира / Е.А. Варивцева // Труды Таджикского филиала АН СССР. Душанбе, 1951.-Т. XXVIII.-C. 157-205.

34. Веселовский, В. Ф. Продуктивность аридных пастбищ/ В. Ф. Веселовский, Г. Ф. Измайлов//- Алма-Ата Кайнар,- 1983- с.128.

35. Верник, Р.С. Биолого-морфологические особенности. Онтогенез /В кн. Адаптация кормовых растений к условиям аридной зоны Узбекистана / Р.С. Верник, А.А. Бутник //- Ташкент: Фан, 1983. - С. 35-49.

36. Верник, Р.С. Естественная растительность Чартакских адыров и ее пастбищная характеристика/В кн. Биология и экология растений, вводимых в культуру в аридной зоне / Р.С.Верник, Т.Рахимова. - Ташкент: Фан, 1973. С. 14-26.

37. Вознесенский, В.Л. Фотосинтез пустынных растений (Юго-восточные Каракумы)/ В.Л. Вознесенский. - Л.: 1977. -256 с.

38. Вознесенская, Е.В. Ультраструктурная характеристика листьев с коронарной анатомией/ Е.В. Вознесенская, Ю.В. Гамалей // Ботанический журнал.- 1986.-Т. 71. № 6. С. 1291-1307.

39. Виноградов, Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов/ Б.В. Виноградов. - Изд-во «Высшая школа». Москва,- 1964. - с.328.

40. Виноградов, Б.В. Опустынивание - проблема степной зоны России / Б.В.Виноградов// Степной бюллетень. № 3. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, - 1999. - с.79.

41. Виноградов, Б.В. Картографирование климатической аридности территории Калмыкии. /Б.В. Виноградов, А.Д. Сорокин, П.Б. Федотов // Природная среда. М.Элиста, 1995.-С. 253-258.

42. Волкова, В.Г. Современное состояние степей Минусинской котловины/ В.Г. Волкова, Б.И. Кочуров, Ф.И. Хакимзянова //Новосибирск: Наука,- 1979.- 94 с.

43. Высоцкий, Г.Н. Культурно-фитологический очерк/ Г.Н. Высоцкий // Труды Бюро по прикладной ботанике.- 1915.- Т.8.- Вып. 10-11.- С. 397-443.

44. Гаевская, Л.С. Агротехнические указания по улучшению каракулеводческих пастбищ Узбекистана посевом дикорастущих кормовых растений/ Л.С. Гаевская, З.Ш. Шамсутдинов. - Ташкент: ФАН, 1961. - с.11.

45. Гаевская, Л. С. Каракулеводческие пастбища Средней Азии/ Л. С. Гаевская. - Изд-во: «ФАН» Узбекской ССР, Ташкен, -1971.- С-321.

46. Гаевская, Л.С. Изменение растительного покрова овцеводческих пастбищ глинистой пустыни и предгорий полупустыни Средней Азии под влиянием выпаса/ Л.С. Гаевская, Е.С. Краснополин// Ботанический журнал.- Изд-во Академии наук СССР. М., Л.: Том 41. -1956. - №7. - С. 962-975.

47. Гасанов, Г.Н. Экологическое состояние и научные основы повышения плодородия засоленных и подверженных опустыниванию почв Западного Прикаспия/ Г.Н. Гасанов, М.М. Абасов, М.Р. Мусаев и др. - М.: Наука, 2006. - с.264.

48. Горшкова, А.А. Восстановление продуктивности степных пастбищ Хакасии при крупнозагонной системе выпаса овец: Методические рекомендации/ А.А. Горшкова.- Абакан,- 1991.- с.20.

49. Горшкова, А.А. Степные пастбища Сибири и их рациональное использование/ А.А. Горшкова // Продуктивность сенокосов и пастбищ. - Новосибирск, -1986.с. 188-194.

50. Горшкова, А.А. Устойчивость к выпасу различных типов пастбищ/ А.А. Горшкова // Сенокосы и пастбища Сибири. - Новосибирск, -1989. - С.4-12.

51. Горшкова, А.А. Изменение экологии и структуры степных сообществ Забайкалья под влиянием пастбищного режима/ А.А.Горшкова, И.Н. Лобанова // Докл. Ин-та географии Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, -1972. -№ 34.- С. 38 - 43.

52. Гроссгейм, А.А. Программы и методика работ на геоботанических стационарных пунктах/ А.А. Гроссгейм.- Труды по геоботаническому исследованию пастбищ Азербайджана, серия С, работы стационарных пунктов, вып. 5, Баку,- 1931. - с.76.

53. Дедова, Э.Б. Повышение природно-ресурсного потенциала деградированных сельскохозяйственных угодий Калмыкии средствами комплексной мелиорации: Автореф. ..дис. док. сельскохоз. наук: 06.01.02/ Дедова Эльвира Батыревна.- М.- 2012. - с.50.

54. Дзыбов, Д.С. Мониторинг растительного покрова субаридных территорий - основа эффективного контроля опустынивания и управления продукционным процессом на пастбищах/ Д.С. Дзыбов.- М.: Изд-во «Современные тетради», -2003.- С. 445-450.

55. Дмитриев, А.М. Луговодство с основами луговедения / А.М. Дмитриев: ОГИЗ-СЕЛЬХОЗГИЗ.-1948.- с.408.

56. Добровольский, Г.В. Проблемы изучения Прикаспийской низменности / Г.В. Добровольский //Почвоведение. -1986,- № 3. - С.5-12.

57. Доспехов, В.А. Методика полевого опыта/ Доспехов В.А. - М.: Агропромиздат, -1985.- с. 336.

58. Данжалова, Е.В. Особенности процессов деградации и опустынивания степных экосистем юга Сибири при заповедном и пастбищном режимах использования. Материалы Международной научной конференции «Опустынивание земель и борьба с ними» 16-19 мая 2006 / Е.В. Данжалова. -Абакан, -2007. -С.122-127.

59. Жилкин, А.А. Сохранение видового разнообразия и восстановление природно-хозя...