Агроекологічне обґрунтування створення стійких продуктивних агрофітоценозів на засолених ґрунтах (на прикладі Донецької області)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

03.00.16 - екологія

Агроекологічне обґрунтування створення стійких продуктивних агрофітоценозів на засолених ґрунтах (на прикладі Донецької області)

Чайка Микола Іванович

Дніпропетровськ 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому ботанічному саду НАН України та Харківському національному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва Міністерства аграрної політики України

Наукові керівники: доктор біологічних наук, професор, член-кор. АН УРСР КОНДРАТЮК Євген Миколайович доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН Булигін Сергій Юрійович Бєлгородська державна сільськогосподарська академія професор кафедри землеробства та агрохімії

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Забалуєв Віктор Олексійович Національний університет біоресурсів і природокористування України Кабінету Міністрів України (м. Київ) професор кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів ім. професора М.К. Шикули кандидат біологічних наук

КОХАН Тетяна Петрівна Донецький ботанічний сад НАН України, старший науковий співробітник відділу культурної флори

Захист відбудеться: « 23 » квітня року о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.804.02 в Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25, корпус 1, конференц-зал (ауд. 342).

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Дніпропетровського державного аграрного університету за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25.

Автореферат розісланий «____» березня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізовано вченої ради О.О. Мицик

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Раціональне використання ґрунтів з низьким рівнем природної родючості потребує спеціальних науково обґрунтованих заходів, які базуються перш за все на ектопічній відповідності едафотопів і цілеспрямовано створених стійких продуктивних агроценозів. Одним з резервів збільшення площі кормових угідь є залучення у господарське використання низькопродуктивних (2-6 ц/га сіна низької кормової якості) засолених ґрунтів, площа яких складає понад 4% території Донецької області.

Оскільки засолені ґрунти характеризуються несприятливими едафічними умовами для росту й розвитку культурних рослин, актуальним є вивчення можливості ефективного їх використання шляхом підбору соле- і солонцестійких видів і сортів кормових культур з високим рівнем продуктивності і якості отриманої фітопродукції, а також з високою фітомеліоративною здатністю.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження є складовою частиною НДР Донецького ботанічного саду НАН України «Інтродукція, селекційне поліпшення, виробнича перевірка та впровадження нових кормових рослин в умовах південно-східної частини УРСР» (№ДР 023785), “Розробка теоретичних і практичних моделей багатовидових кормових агрофітоценозів” (№ДР 0196U001213), “Створення багаторічних високопродуктивних агрофітоценозів за участю видів інтродуцентів Донецького ботанічного саду НАН України” розділ “Підбір компонентів травосумішей з участю кормових та лікарських рослин для ділянок з різними екологічними умовами” (№ ДР 0196U001213).

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень є агроекологічне обґрунтування створення стійких продуктивних агроценозів на засолених ґрунтах Донецької області шляхом підбору солестійких видів кормових культур з високими показниками якості і технологічності вирощування. Для досягнення мети вирішували такі задачі:

· обґрунтувати перспективність залучення у господарське використання засолених ґрунтів шляхом створення кормових угідь;

· на основі геоботанічних обстежень засолених ґрунтів, біоекологічного аналізу колекцій кормових рослин Донецького ботанічного саду НАН України підібрати пристосовані до специфічних екологічних умов види багаторічних трав для використання їх у складі агроценозів на засолених ґрунтах;

· визначити фітоценотичну роль та особливості конкурентних взаємовідносин окремих видів кормових рослин в агрофітоценозах;

· встановити найбільш оптимальну структуру агрофітоценозів (кількість видів, їх співвідношення, щільність, архітектоніку), адаптованих для вирощування на засолених ґрунтах;

· розробити та запропонувати виробництву окремі елементи ресурсозберігаючої технології створення і використання кормових агроценозів;

· визначити фітомеліоративний вплив багаторічних агрофітоценозів на рівень родючості засолених ґрунтів;

· визначити хімічні показники та кормову цінність фітопродукції, вирощеної на засолених ґрунтах;

· встановити біоенергетичну і економічну оцінки технології створення і використання кормових агроценозів на засолених ґрунтах.

Об'єктом досліджень є процес формування продуктивності і якості фітомаси едафічно пристосованих фітоценотично збалансованих та господарсько цінних агроценозів на засолених ґрунтах.

Предмет дослідження - взаємовідносини видів кормових рослин в агроценозах при вирощуванні на засолених ґрунтах; елементи агротехнології, їх вплив на продуктивність і показники фітохімічного складу рослинної маси, економічна та енергетична оцінка запропонованих елементів агротехнологій.

Методи дослідження: геоботанічний, польовий, лабораторний, розрахунковий, порівняльний, статистичний.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для умов Донецької області едафічно і фітоценотично обґрунтована і практично реалізована можливість економічно ефективного і екологічно безпечного використання засолених ґрунтів шляхом підбору адаптованих господарсько цінних видів кормових культур для створення продуктивних багаторічних полікомпонентних агроценозів з високою кормовою цінністю, вираженим фітомеліоративним ефектом, ресурсоощадним характером агротехнології.

Отримало подальшого розвитку вчення про фітоценотичні взаємовідносини культурних рослин на рівні виду при вирощуванні в несприятливих едафічних умовах, що формуються на засолених ґрунтах.

Встановлено, що шляхом цілеспрямованого підбору компонентів складних агрофітоценозів відбувається оптимізація едафічних властивостей засолених ґрунтів.

Практичне значення одержаних результатів. За результатами дослідження розроблені рекомендації щодо створення продуктивних кормових угідь на засолених ґрунтах, підвищення їх родючості шляхом фітомеліорації. Впровадження у виробництво результатів дослідження дозволило у виробничих умовах в агроформуваннях Мар'їнського району Донецької області на засолених ґрунтах отримувати врожаї високоякісного сіна багаторічних трав у середньому по 37 ц/га на площі 250 га. Акти впровадження подані у додатках дисертації за № 139 від 12.04.05 та від 17.04.09.

Особистий внесок здобувача полягає у зборі й аналізі наукових джерел вітчизняної та зарубіжної літератури за темою дисертаційної роботи, розробці програми й методики досліджень, безпосередньому виконанні геоботанічних обстежень територій із засоленими ґрунтами, постановці польових експериментів, виконанні лабораторних аналізів, всебічному аналізі й узагальненні отриманих результатів, формуванні висновків і рекомендацій виробництву. У наукових публікаціях, виданих у співавторстві, автор є повноправним членом творчої групи. Права співавторів не порушено.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались й отримали позитивну оцінку на щорічних наукових конференціях Донецького ботанічного саду НАН України (1981-1992 рр.), Харківського національного аграрного університету імені В.В. Докучаєва (2007-2009 рр.); на наукових конференціях молодих учених Донецького ботанічного саду АН УРСР (1983, 1985 рр.); на міжнародних наукових конференціях “Відновлення порушених природних екосистем” (Донецьк, 2002, 2005 рр.).

Публікації. Основні положення та результати досліджень дисертаційної роботи опубліковано в 9 наукових працях, у тому числі 4 у фахових виданнях.

Структура й обсяг роботи. Дисертація містить вступ, 6 розділів, висновки, рекомендації виробництву і додатки. Основний матеріал викладено на 152 сторінках, включає 34 таблиць, 8 рисунків, 8 додатків. Список використаної літератури налічує 261 джерело, з яких 12 - латиницею.

2. Основний зміст роботи

ЕКОЛОГІЧНІ ПРИНЦИПИ СТВОРЕННЯ ФІТОЦЕНОЗІВ НА ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТАХ (огляд літератури)

Розділ присвячений аналізу наукових публікацій по створенню трав'янистих культурфітоценозів на малопродуктивних, у т.ч. засолених ґрунтах. Аналіз літературних джерел дозволив зробити узагальнення, що створення багаторічних багатовидових агроценозів, їх продуктивна довговічність та стійкість видового складу залежать від відповідності видів рослин екологічним умовам місцезростання, насамперед едафічним; від міжвидових взаємовідносин, які визначаються фітоценотичними властивостями видів і лімітують присутність видів у фітоценозах; від структури рослинного угруповання, від раціональних елементів агротехнологій (Быков, 1975; Миркин и др., 1984; Кондратюк, 1992; Дзыбов, 1994, 2002; Глухов и др., 2003). На основі аналізу літературних джерел обґрунтовано напрямок, мету і задачі подальших досліджень.

УМОВИ та методика дослідження

За геоботанічним районуванням територія, де проводили дослідження, відноситься до Донецького округу степової зони Скіфської провінції Понтичної області. Природні фітоценози представлені різнотравно-типчаково-ковиловими степами. Регіон характеризується найвищим в Україні рівнем урбанізації, освоєння земельних ресурсів агропромисловим комплексом, підприємствами вугільної, металургійної та хімічної промисловості, функціонування яких створює напруження в екологічній ситуації, що проявляється у техногенному порушенні ґрунтового і рослинного покривів, розвитку ерозійних процесів, забрудненні атмосфери, водоймищ, ґрунтів токсичними сполуками і агрохімікатами.

Засолені ґрунти зустрічаються у всіх районах Донецької області по заплавах річок, узбережжю Азовського моря та на схилах Донецького кряжу в місцях виходів засолених порід. Їх загальна площа складає 196 тис. га. Профіль таких ґрунтів диференційований за солонцевим типом. Вони містять мало гумусу, мулисті часточки вимиті в нижні горизонти. Солонці та солонцюваті ґрунти в шарі 0 _ 20 см містять 2-4% гумусу, а також загального азоту - 0,15-0,28, фосфору - 0,10-0,08 та калію - 0,9-1,2%.

Флора засолених екотопів. У межах Донецької області виділені такі типи кормових угідь засолених екотопів: степові луки на схилах балок, низинні та заплавні луки. Особливістю рослинних асоціацій, характерних для найбільш засолених низинних луків, є бідність видового складу. Кормові угіддя з такими ґрунтами пов'язані з заплавами річок та пониженнями приморської смуги. Тут зростають малочисельні види, які витримують сильне засолення: солонець європейський, содник простертий, покісниця Білика, покісниця розставлена та інші. Рослинність степових лук бідна за видовим складом. Тут зростають види, пристосовані до несприятливих едафічних умов. Це камфоросма монпелійська, кермек сарептський, подорожник солончаковий, тризубець приморський, петросимонія тритичинкова та ін.

Рослинність заплавних лук на засолених ґрунтах відрізняється не тільки збідненим видовим складом, але й низькою продуктивністю. Серед цієї малочисельної групи рослин зустрічаються види з низькими показниками якості у кормовому відношенні (содник простертий, ситник Жерарда, ситник пониклий, ситняг однолусковий).

Насиченість низькоякісними та задовільними в кормовому відношенні видами та зрідженість травостою роблять такі кормові угіддя низькопродуктивними. Тому програмою наших досліджень передбачалось: здійснити добір видів рослин з вираженими господарсько цінними ознаками (кормове використання, медоноси, фітомеліоранти), пристосованих до специфічних умов у різній ступені засолених і осолонцьованих ґрунтів; дослідити комплементарні поєднання відібраних видів на основі їх еколого-біологічних і фітоценотичних особливостей для створення продуктивних фітомеліоративних багаторічних агрофітоценозів; експериментально дослідити і обґрунтувати деякі елементи агротехнологій; визначити якість фітомаси агроценозів для кормових цілей.

Визначення видів проводили за визначником “Флора України” (1977). Латинські назви приведені згідно Міжнародного кодексу ботанічної номенклатури, доповнень за С.К. Черепановим (1995), біогосподарську оцінку за „Методическими указаниями по изучению коллекции многолетних кормовых трав” (1979); кормову цінність видів описано за літературними джерелами (Переваримость кормов…, 1970; Глухов и др., 1995;). Відповідність видів екологічним умовам оцінювали за методом Г.Н. Шостаченко і Г.В. Фалькової (1974). Взаємовідносини видів і функціональні особливості багатовидових рослинних угруповань вивчали за методом Шеннікова. Польові досліди проводили згідно ”Методики проведення дослідів по кормовиробництву“ (1994). Нектарність рослин визначалась за методикою В.І Фесько (1967).

Визначення хімічного складу рослин проводили за методиками, прийнятими в біохімії кормів: мінеральний склад, загальний білок і його розчинні фракції, суму цукрів, сахарозу, фруктозу та глюкозу, каротиноїди за Х.М. Починком, амінокислотний склад за Т.Ф. Андрієвою та О.П. Осиповою, сиру клітковину - за П.Т. Лебедєвим, сирий жир - за методом С.В. Рушковського, кормову цінність рослин визначали за методикою А.П. Дмитрієнка, В.М. Крилова, О.В. Тоічкіна, зольність рослин, загальну та гігроскопічну вологу, вміст вітаміну С - за О.І. Єрмаковим, енергетичну ефективність агротехнології - за методикою О.К. Медведовського і П.І. Іваненко (1997). Узагальнення результатів дослідів та спостережень проводили з використанням методів математичної статистики (Б.О. Доспєхов, 1985).

Досліди зі створення продуктивних кормових агроценозів, адаптованих до високої концентрації легкорозчинних солей та інших несприятливих едафічних умов засолених ґрунтів, проводили на території колишніх колгоспів “Донбас” та “Молодіжний” Мар'їнського району Донецької області: у заплаві річки Сухі-Яли (ґрунт солончак глибокий лучний алювіальний хлоридно-сульфатно - важкосуглинковий на сучасному алювії) та у балці ”Свиняча” (ґрунтовий покрив представлений чорноземами лучними дуже солонцевими мочаристими у комплексі з солонцями мілкими лучночорноземними стовбчастими солончакуватими на карбонатному лесовидному суглинку) з 1987 року. Склад та властивості засолених ґрунтів досліджували на глибину до 1 м через кожні 10 см. Визначали: хімічний склад та рН водної витяжки (ГОСТ 26423-85), суму обмінних основ (ГОСТ 27821-88), загальний азот (ГОСТ 26107-84), рухомий фосфор (ГОСТ 26205-91), обмінний калій (ГОСТ 26207-91), гумус (ГОСТ 26213-91).

Спостереження, обліки і заміри параметрів фітоценозів продовжуються і до теперішнього часу. Облікова площа дослідної ділянки складала 30 м2 при п'ятикратному повторенні. Ботанічний склад і біометричні показники компонентів агрофітоценозів визначали на пробних площадках за Раункієром.

ЕКОЛОГО-БІОЛОГІЧНИЙ ТА ГЕОБОТАНІЧНИЙ АНАЛІЗ ФЛОРИ ЗАСОЛЕНИХ ЕКОТОПІВ В ДОНЕЦЬКІЙ ОБЛАСТІ

Геоботанічними обстеженнями нами виділено 108 видів рослин на засолених екотопах, які відносяться до 64 родів із 22 родин. Родини Chenopodiaceae, Asteraceae та Poaceae включають 47 видів, що складає майже половину видів, зафіксованих на засолених екотопах. По сім видів налічують родини Fabaceae, Caryophyllaceae та Polygonaceae, шість видів - Cyperaceae, по п'ять видів - Apiaceae та Plantaginaceae, по чотири - Limoniaceae та Brassicaceae, три види - Gientianaceae. Інші сім родин представлені одним видом (рис. 1).

Рис. 1 Видовий склад флори засолених екотопів

На засолених ділянках заплавних луків річок, широких днищ, суходольних, лощинних та улоговинних балок, що відрізняються значною строкатістю, переважають рослинні групи засолених місцезнаходжень. Представлені вони здебільшого невеликими угрупованнями, що пов'язано з високою ступінню розораності заплав. Згідно класифікації галофільної рослинності України виділені такі асоціації з домінуючою роллю або обов'язковою участю галофітів: Salicornia europaea + Suaeda prostrata, Salicornia europaea + Salsola tamariscina, Salicornia europaca + Puccinellia bilykiana, Camphorosmetum monspeliacae, Camphorosmetum monspeliacae + Puccinellia bilykiana,

Elytrigietum elongatae, Calamagrostisetum epigeiose, Phragmitesetum australise, Agrostisetum giganteae, Agrostisetum stoloniferae, Puccinellietum bilykianae, Puccinellietum distanse, Lactucetum tataricae.

Рослини засолених екотопів характеризуються широкою екологічною амплітудою по відношенню до умов зволоження, засоленості та родючості. Серед флори засолених місцезнаходжень виділяється група мезофітів 62 види, ксеромезофітів 14 видів та мезоксерофітів 13 видів. Значно меншу частку складають ксерофіти (9 видів), гігрофіти (7 видів) та мезогігрофіти 3 види (рис. 2).



Рис. 2 Екологічна структура флори засолених екотопів

За ступенем галофітності (за П. Генкелем) до першої групи (рослини, протоплазма яких стійка до накопичення великої кількості солей) віднесено 11 видів (10,1%), до другої (солі, які поглинаються кореневою системою рослин, не накопичуються в клітинному соці, що дозволяє поглинати воду із засолених ґрунтів) 40 (37,1%), до третьої (рослини із низькою проникненістю цитоплазми клітин коренів для високих концентрацій солей) 57 видів (52,8%). агроекологічний фітоценоз засолений рослина

АГРОЕКОЛОГІЧНЕ ТА ФІТОЦЕНОТИЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПІДБОРУ ВИДІВ РОСЛИН ДЛЯ СТВОРЕННЯ АГРОЦЕНОЗІВ, АДАПТОВАНИХ ДО ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТІВ

Фітоценотична роль виду рослин може змінюватись залежно від умов екотопу. Так, фітоценотичні характеристики Medicago falcata L., Trifolium pratense L., Bromopsis inermis (Leys.) Holub в природних фітоценозах в різних умовах зростання можуть змінюватись від домінантної з найвищою участю у продуктивності травостою (на зволожених не засолених екотопах) до субдомінантної (на солонцях і солончаках), де їх участь у формуванні продуктивності травостою є суттєво меншою.

Екологічна структура популяцій природних фітоценозів засолених ґрунтів найчастіше складається з одного домінантного виду та двох-трьох субдомінантів, які знаходяться в певних співвідношеннях. Співвідношення домінантів і субдомінантів залежить від їх біоморфної характеристики складу і є характерним для конкретного екотопу.

Результати геоботанічного аналізу покладені в основу еколого-фітоценотичного обґрунтування конструювання штучних агрофітоценозів для створення кормових угідь на засолених ґрунтах Донецької області.

Враховуючи екологічні, біологічні та фітоценотичні характеристики, рівень продуктивності та медоносності, якісні показники фітомаси, нами для експериментального вивчення були відібрані перспективні види, а саме (табл. 1): буркун білий (Meliotus albus Medik), буркун волжський (Melilotus Wolgicus Poir.), люцерну посівну (Medicago sativa L.). люцерну румунську (Medicago romanica Prod.), конюшину лучну (Trifolium pratense L.), кострицю велетенську (Festuca gigantea (L.)Vill.), кострицю тростинову (Festuca arundinaceae Schreb.), колосняк чорноморський (Leymus sabulosus (Bieb.) TzVel.), ломкоколосник ситниковий (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski), пирій повзучий (Agropyron repens (L.) Beauv), пирій видовжений (Elitrigia elongata (Host.) Nevski), очеретянку звичайну (Phalaroides arundinaceae (L.) Bauschert), кошачу м'яту лимонну (Nepeta cataria L. Var Nepeta), огірочник лікарський (Borago officinalis L.), вайду фарбувальну (Isatis tinctoria L.), свербигу східну (Bunias orientalis L.).

З відібраних видів конструювали агрофітоценози для різноякісних едафічних умов засолених екотопів з різними напрямами господарського використання (для сіножатей, для пасовищ, для збору меду). Основними показниками, які визначали перспективність агрофітоценозів, були продуктивність надземної маси, ботанічний склад та його динаміка за роками, довговічність, кормова цінність, нектарність рослин і фітомеліоративні можливості. Для господарського використання і фітомеліорації засолених ґрунтів нами вивчались 5 варіантів травосумішей з набором едафічно і фітоценотично адаптованих видів.

Таблиця 1 Екоморфна характеристика видів, що використані при створенні агрофітоценозів на засолених ґрунтах

Вид	Екоморфа	№ травосуміші для використання:
	ценоморфа	клімаморфа	трофоморфа	гігроморфа	на солонцях	на солончаках
Melilotus officinalis (L.) Pall	Ru	HK	OgTr	KsMs	1, 2	5
Melilotus Wolgicus Poir.	Pr	Tn	MgTr	KsMs	1, 2	5
Medicago sativa L.	Ku	KG	MgTr	MsKs		3
Medicago romanica Prod.	St	HK	MgTr	KsMs		4
Trifolium pratense L.	Ku	HK	MsTr	Ms		3,4,5
Festuca gigantea (L.)Vill.	Pr	HK	MsTr	HgrMs	1	3
Festuca arundinaceae Schreb.	Pr	HK	MsTr	HgrMs	2	4
Leymus sabulosus (Bieb.) Tzvel.	Pr	KG	OgTr	MsKs	1
Elitrigia elongata (Host.) Nevski	Pr	HK	OgTr	HgrMs	1	3
Agropyron repens (L) Beauv) Elitrigia repens (L) Nevskii	Pr	KG	MgTr	KsMs	2	5
Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski	Pr	HK	OgTr	KsMs	2
Phalaroides arundinaceae (L.) Bauschert	Pr	KG	MgTr	HgrMs		4
Nepeta cataria L. Var Nepeta	Ru	HK	MgTr	KsMs		5
Borago officinalis L.	Ru	Th	MgTr	KsMs		5
Isatis tinctoria L.	Ru	HK	MgTr	Ks		3
Bunias orientalis L.	Ru	HK	MgTr	KsMs		4

ВИВЧЕННЯ ДЕЯКИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ СТВОРЕННЯ АГРОЦЕНОЗІВ НА ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТАХ

Досліджували вплив глибини загортання насіння трав та термінів їх сівби (весняний, літній, підзимовий) на польову схожість насіння. Встановлена оптимальна глибина загортання насіння для окремих видів. При глибині загортання 2 см польова схожість насіння буркуну білого була на рівні 61-62%, буркуну волзького 51-56%. При меншій глибині показники знижувались до 37-46%, при більшій до 3443%.

Для ломкоколосника ситникового оптимальною виявилась глибина 2-4 см (52-68% польової схожості насіння), для колосняка чорноморського 4-5 см (52-60%), для костриці тростинової 2-3 см (61-64%), для пирію повзучого 2-3 см (52-62%), для пирію видовженого 3-4 см (51-61% польової схожості насіння). За термінами сівби на солончаках незначну перевагу має весняний посів, однак на солонцях краще проводити сівбу у літній період.

При вивченні способів сівби (звичайний рядовий, широкорядний з міжряддями 30 та 60 см) встановлено, що оптимальним є звичайний рядовий (табл. 2). Причому найбільш негативно реагували на збільшення ширини міжряддя пирій видовжений, костриця тростинова та буркун волзький.

Таблиця 2 Урожайність сіна багаторічних трав на солонці мілкому залежно від ширини міжрядь, т/га (другий рік вегетації рослин, середнє за 1988-1990 рр.)

Трави	Ширина міжрядь, см
	15	30	60
Буркун білий	3,83	3,49	2,89
Буркун волзький	2,89	2,51	1,68
Ломкоколосник ситниковий	3,85	3,76	2,63
Колосняк чорноморський	3,02	2,97	2,35
Костриця тростинова	3,16	2,70	1,70
Пирій повзучий	1,65	1,86	1,27
Пирій видовжений	3,62	3,37	1,43
НІР05, т/га	0,21	0,25	0,16

УРОЖАЙНІСТЬ ПОЛІКОМПОНЕНТНИХ БАГАТОРІЧНИХ АГРОЦЕНОЗІВ НА ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТАХ. Багаторічними польовими дослідами встановлено, що вищі показники продуктивності має травосуміш №2, яка складається з буркуну білого та волзького, костриці тростинової, ломкоколосника сотникового та пирію повзучого (табл. 3). Середньорічна урожайність сіна у цьому варіанті була вищою у порівнянні з варіантом №1 протягом усіх років спостережень і обліків.

Таблиця 3 Урожайність фітоценозів, створених на солонцях, т/га (балка «Свиняча»)

Варіант	Роки досліджень
	1987	1988	1989	1992	1999	2007
Травосуміш №1	3,08	3,42	2,94	2,68	2,48	2,16
Травосуміш №2	3,59	4,56	3,73	2,93	1,95	1,60
Природний травостій (контроль)	1,14	1,71	1,45	1,33	1,34	1,18
НІР05, т/га	0,22	0,30	0,31	0,17	0,11	0,11

На солончаках кращою для створення кормових угідь виявилась травосуміш № 4 (табл. 4). Урожайність сіна на цьому варіанті у кращі роки не поступалась агроценозам, створеним на незасолених ґрунтах і досягала 4,88-5,42 т/га високоякісного полікомпонентного сіна.

Таблиця 4 Урожайність фітоценозів, створених на солончаках, т/га (заплава річки Сухі-Яли)

Варіант	Роки досліджень
	1987	1988	1989	1992	1999	2007
Травосуміш №3	4,09	4,56	4,03	2,93	1,95	1,60
Травосуміш №4	4,88	5,42	4,44	3,38	2,48	2,16
Травосуміш №5	4,01	3,92	3,06	1,82	1,99	2,12
Природний травостій (контроль)	1,94	2,21	1,97	1,83	1,84	1,98
НІР05, т/га	0,22	0,30	0,31	0,17	0,11	0,11

Аналіз ботанічного складу (рис. 3) виявив домінування бобових компонентів у перші роки вегетації і їх витіснення злаковими травами починаючи з 4-го року.

ЗМІНИ ЕДАФІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТІВ ПІД ВПЛИВОМ ФІТОМЕЛІОРАТИВНИХ АГРОЦЕНОЗІВ

Рис. 3 Зміни ботанічного складу надземної маси агроценозів та природного травостою при вирощуванні на засолених ґрунтах

Багаторічний фітомеліоративний вплив агрофітоценозів на засолені ґрунти виявився у збільшенні вмісту гумусу (на 0,23-0,35% за 22 річний період), що позитивно позначилось на фізико-хімічних і технологічних властивостях досліджуваних ґрунтів.

Уміст легкорозчинних солей та їх якісний склад на солончаку суттєво не змінились, що пов'язано, на наш погляд, з високим рівнем мінералізованих ґрунтових вод, які є постійним джерелом легкорозчинних солей. На солонці спостерігались тенденції до зменшення у ґрунтовому вбирному комплексі поглиненого катіону натрію.

КОРМОВО-ГОСПОДАРСЬКА ЦІННІСТЬ ТА ХІМІЧНИЙ СКЛАД ФІТОПРОДУКЦІЇ, ВИРОЩЕНОЇ НА ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТАХ

Фітопродукція, вирощена на засолених ґрунтах, мала досить високі якісні показники кормової цінності. Найвищий вміст вуглеводів зафіксовано у фітомасі вайди фарбувальної та конюшини лучної (відповідно - 22,2 % та 18,7 %). За вмістом клітковини серед злакових переважають (костриця велетенська - 34,0 %, пирій видовжений - 33,8 %. Крім того, у костриці велетенської відмічено високий вміст каротину - 2,84 мг/% (табл. 5).

Таблиця 5 Якісна характеристика фітопродукції, вирощеної н а засолених ґрунтах (узагальнені показники, середнє за 1988-1990 рр.)

Рослини	Уміст в фітомасі,
	сирого протеїну, %	сирого жиру, %	сирої кклітковини, %	золи, %	вуглеводів, %	Незамінних амінокислот, мг/кг	вітаміну С, мг%	каротину, мг%
Люцерна посівна	18,0	3,51	35,9	6,77	7,10	75,7	98,7	3,01
Люцерна румунська	19,9	4,42	34,5	9,62	8,18	78,7	146,2	2,84
Конюшина лучна	18,6	4,26	33,0	10,8	18,7	21,7	100,0	2,12
Костриця тростинова	8,79	3,51	31,7	8,27	12,3	20,9	135,0	2,05
Костриця велетенська	8,53	2,68	34,0	8,11	12,0	24,1	210,0	2,84
Очеретянка звичайна	8,71	4,34	25,0	10,6	10,9	20,2	95,3	1,65
Пирій видовжений	7,69	3,75	33,8	7,27	10,6	20,9	120,0	1,60
Вайда фарбувальна	12,0	3,47	15,5	13,7	22,2	22,1	195,0	2,61
Свербига східна	20,9	3,97	15,7	14,0	18,3	29,4	245,0	1,11

Енергетична ефективність створення агроценозів

Для оцінки запропонованої технології визначали її енергетичну ефективність: сумарні енерговитрати на створення і господарське використання, вміст енергії у врожаї, коефіцієнт енергетичної ефективності. Енергетична оцінка дозволяє визначити ефективність агротехнологій незалежно від динаміки інфляційних процесів і цінових диспропорцій, а також порівнювати різноякісну продукцію.

Запропонована технологія передбачає обмежене використання пестицидів, мінеральних (перші 4 роки життя) і органічних добрив; суттєво знижуються витрати енергії на щорічний обробіток ґрунту і сівбу. В структурі енергетичних затрат при вирощуванні багаторічного агроценозу найбільше енергії витрачається на збір і транспортування врожаю (51-56%), а також на підготовку ґрунту до сівби (30-34%).

Високі показники енергетичної ефективності запропонованих агротехнологій обумовлені низькими витратами енергетичних ресурсів. Багаторічні агроценози в перші чотири роки життя формують достатньо високу продуктивність з вмістом енергії у врожаї від 162,6-185,9 (на солонцях) до 182,0-201,4 ГДж/га (на солончаках) і досить високим коефіцієнтом енергетичної ефективності - 3,3-4,2.

Висновки

Геоботанічними обстеженнями та експериментальними багаторічними дослідженнями, проведеними з метою раціонального господарського використання засолених ґрунтів Донецької області, встановлено:

1. При доборі видового складу рослин для створення продуктивних стійких багаторічних трав'янистих фітоценозів на засолених ґрунтах необхідно базуватись перш за все на еколого-біологічному (пристосованості видів до умов зростання) та фітоценотичному (ценотичній потужності видів, конкурентній спроможності, асоційованості) підходах.

2. Геоботанічним обстеженням флори засолених екотопів зафіксовано 108 видів рослин, які відносяться до 64 родів із 22 родин. Майже половину видів складають родини Chenopodiaceae, Asteraceae та Poaceae. Екологічна структура флори мала такий спектр: мезофіти - 62 види, ксеромезофіти 14 видів, мезоксерофіти 13 видів. Значно меншу частку складають ксерофіти (9 видів), гігрофіти (7 видів) та мезогігрофіти 3 види.

3. На основі геоботанічних обстежень і біоекологічного аналізу колекцій кормових рослин Донецького ботанічного саду НАН України відібрано види багаторічних трав, пристосованих для використання їх у складі агроценозів на засолених ґрунтах. Це буркун білий (Meliotus albus Medik), буркун волжський (Melilotus Wolgicus Poir.), люцерну посівну (Medicago sativa L.). люцерну румунську (Medicago romanica Prod.), конюшину лучну (Trifolium pratense L.), кострицю велетенську (Festuca gigantea (L.)Vill.), кострицю тростинову (Festuca arundinaceae Schreb.), колосняк чорноморський (Leymus sabulosus (Bieb.) TzVel.), ломкоколосник ситниковий (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski), пирій повзучий (Agropyron repens (L.) Beauv), пирій видовжений (Elitrigia elongata (Host.) Nevski), очеретянку звичайну (Phalaroides arundinaceae (L.) Bauschert), кошачу м'яту лимонну (Nepeta cataria L. Var Nepeta), огірочник лікарський (Borago officinalis L.), вайду фарбувальну (Isatis tinctoria L.), свербигу східну (Bunias orientalis L.). З відібраних видів конструювали агрофітоценози для різноякісних едафічних умов засолених екотопів з різними напрямами господарського використання.

4. Основними показниками, які визначають екологічну та господарську цінність агрофітоценозів для засолених екотопів, є продуктивність надземної маси, ботанічний склад та його динаміка за роками, довговічність, кормова цінність, нектарність рослин і фітомеліоративні можливості.

5. Залежно від специфіки засолених екотопів, для господарського використання доцільно використовувати травосуміші з включенням солестійких бобових (буркун білий або волжський, люцерну посівну або румунську, конюшину лучну) та злакових (кострицю велетенську та тростинову, колосняк чорноморський, ломкоколосник ситниковий, пирій повзучий, очеретянку звичайну) багаторічних трав, які доповнювати видами, едафічно і фітоценотично адаптованими до специфічних едафічних умов, які збагачують різноманіття, мають високі показники самовідновлення, медоносність та кормову цінність (вайду фарбувальну, свербигу східну, кошачу м'яту, огірочник лікарський).

6. Для засолених екотопів з переважанням солонцевих ґрунтів, кращою є травосуміш з буркуну білого та волзького, костриці тростинової, ломкоколосника ситникового та пирію повзучого. У порівнянні з природним травостоєм такі сіяні фітоценози характеризувались вищою продуктивністю і кормовою цінністю протягом усіх років спостережень.

7. Екотопи, представлені комплексом ґрунтів з переважанням солончаків, доцільно проводити освоєння агрофітоценозами з таким набором видів: люцерна румунська, конюшина лучна, костриця тростинова, очеретянка звичайна та свербига східна.

8. Для створення медоносних плантацій на солончаках доцільно висівати травосуміш з буркуну білого, конюшини лучної, кошачої м'яти та огірочника лікарського.

9. При створенні багаторічних полікомпонентних агрофітоценозів на засолених екотопах кращою є безпокривна літня сівба звичайним рядовим способом. Оптимальна глибина загортання насіння люцерни, конюшини, буркуну становить 2 см, інших компонентів - 2-4 см.

10. За хімічним складом та поживною цінністю сіяні агроценози мають суттєву перевагу над природними фітоценозами. За вмістом сирого протеїну високобілковими є свербига східна та люцерна румунська. За складом незамінних амінокислот кращими є рослини родини бобових та капустяних. Очеретянка звичайна, костриця тростинова та велетенська характеризуються високим вмістом магнію, заліза та фосфору.

11. Технологія створення і використання агроценозів на засолених ґрунтах передбачає обмежене використання пестицидів та добрив, немає необхідності у витратах енергії й на щорічний обробіток ґрунту та сівбу. В структурі енергетичних затрат найбільше енергії витрачається на збір і транспортування врожаю (51-56%), а також на підготовку ґрунту до сівби (30-34%).

Рекомендації виробництву

1. Для господарського використання засолених ґрунтів в умовах Донецької області виробництву рекомендуються такі травосуміші:

· на солончаках для кормових цілей ? люцерна румунська + конюшина лучна + костриця тростинова + очеретянка звичайна + свербига східна. Середньорічна продуктивність надземної фітомаси перевищує природний травостій у 1?2 рази.

· на солончаках для створення медоносних плантацій ? буркун білий + конюшина лучна + котяча м'ята + огірочник лікарський + пирій повзучий. Збір меду з 1 га таких угідь досягає 200?230 кг.

· на солонцях ? буркун білий + буркун волзький + костриця тростинова + ломкоколосник ситниковий + пирій повзучий. Середньорічна продуктивність надземної фітомаси такого агроценозу перевищує природний травостій у 1?2 рази.

2. Сівбу травосумішок проводити у літні терміни без покриву звичайним рядовим способом. Глибина загортання насіння люцерни, конюшини та буркуну становить 2 см, інших видів - 2-4 см.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті у наукових фахових виданнях:

1. Чайка М.І. Овсяница тростниковая - новая кормовая культура в Донбассе / Е.Н. Кондратюк, Л.Р. Азарх, А.З. Глухов, И.Т. Юрченко, Н.И. Чайка // Кормопроизводство / ДЦНТИ УкрНИИНТИ УССР. _1983. _ № -Сер. 34. - С. 15-83. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

2. Чайка М.І. Вплив мінеральних добрив на деякі види нових кормових рослин / І.Т. Юрченко, Л.Р. Азарх, М.І. Чайка // Інтродукція та акліматизація рослин на Україні. _ 1983. _ Вип. 23. _ С. 33_35. (Проведення польових лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

3. Чайка М.І. Современное состояние растительности природных кормовых угодий колхоза им. Шевченко (Донецкая обл.) / А.И. Хархота, Н.И. Чайка // Интродукция и акклиматизация растений. _ 1986. - Вып. 5 _ 6. _ С. 11 _ 17. (Проведення польових досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

4. Чайка М.І. Біохімічний склад рослинної маси видів для фатоценозів на засолених ґрунтах/ М.І. Чайка // Вісник Харківського національного аграрного універсиетту ім. В.В. Докучаєва. Сер. «Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство».- 2009.- № 3.- С. 184-193. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, написання статті).

Статті в інших виданнях:

5. Чайка М.І. Залуження малопродуктивних та ерозійно небезпечних земель Донецької області / М.І. Чайка // Вісник Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. Сер. «Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство». - 2006. - № 7. - С. 89-98. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, дослід написання статті).

6. Чайка М.І. Оцінка стану земельних ресурсів за рівнем родючості ґрунтів / С.Ю. Булигін, А.В. Баранівський, М.І. Чайка // Вісник Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. Сер. «Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство». - 2006. - № 6. - С. 31- 41. (Матеріали досліджень зібрані здобувачем самостійно, у співавторстві опрацьовані результати досліджень).

7. Рекомендації щодо виведення деградованих ґрунтів з інтенсивного господарського обігу та створення екологічно сталих агроландшафтів у господарствах Донецької області / М.І. Чайка, С. Ю. Булигін, А. Б. Ачасов та ін.; за ред. С. Ю. Булигіна. Харків: ХНАУ, 2009. - 79 с. (Здобувач провів польові дослідження по відбору трав, узагальнення результатів дослідження, написано два розділи та всі додатки, підготовка до друку).

8. Чайка Н.И Аспекты биопродуктивной фитомелиорации малопродуктивных почв / Н.И. Чайка, К.С. Здор // Бюллетень научных работ / Белгородская государственная сельскохозяйственная академия.- 2009.- Вып. 18. - С. 36-40. (Проведення польових досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

Матеріали конференцій:

9. Чайка Н.И. Фитомелиорация засоленных почв Донбасса / Н.И. Чайка, Е.Н. Кондратюк И.Т. Юрченко, Л.Р. Азарх // Материалы научной конференции молодых ученых Донецкого ботанического сада АН УССР, 14-15 марта 1985 г. // Облполиграфия пр. Богдана Хмельницкого 102, Донецк.- 1985.- С. 14.

Анотація

Чайка М.І. Агроекологічне обґрунтування створення стійких продуктивних агрофітоценозів на засолених ґрунтах (на прикладі Донецької області) - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ, 2010.

У дисертації едафічно і фітоценотично обґрунтована і практично реалізована можливість економічно ефективного і екологічно безпечного використання засолених ґрунтів для умов Донецької області шляхом підбору адаптованих господарсько цінних видів кормових культур для створення продуктивних багаторічних полікомпонентних агроценозів з високою кормовою цінністю, вираженим фітомеліоративним ефектом, ресурсоощадним характером агротехнології.

Встановлено, що основними показниками, які визначають екологічну і господарську цінність агрофітоценозів для засолених екотопів, є продуктивність надземної маси, ботанічний склад та його динаміка за роками, довговічність, кормова цінність, нектарність рослин і фітомеліоративні можливості.

Залежно від специфіки засолених екотопів, для господарського використання рекомендуються використовувати травосуміші з включенням солестійких бобових та злакових багаторічних трав, які слід доповнювати видами, едафічно і фітоценотично адаптованими до специфічних едафічних умов, що збагачують різноманіття, мають високі показники самовідновлення, медоносність та кормову цінність.

За хімічним складом та поживною цінністю сіяні агроценози мають суттєву перевагу над природними фітоценозами.

Технологія створення і використання агроценозів на засолених ґрунтах передбачає обмежене використання пестицидів та добрив, немає необхідності у витратах енергії й на щорічний обробіток ґрунту та сівбу.

Ключові слова: засолені ґрунти, багаторічні трави, фітоценози, агротехнологія, фітомеліорація, флористичний склад.

Аннотация

Чайка Н.И. Агроэкологическое обоснование создания стойких продуктивных агрофитоценозов на засоленных почвах (на примере Донецкой области) - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Днепропетровский государственный аграрный университет. Днепропетровск, 2010.

В диссертации эдафически и фитоценотически обоснована и практически реализована возможность экономически эффективного и экологически безопасного использования засоленных почв для условий Донецкой области путем подбора адаптированных хозяйственно ценных видов кормовых культур для создания продуктивных многолетних поликомпонентных агроценозов с высокой кормовой ценностью, выраженным фитомелиоративным эффектом, ресурсосберегающим характером агротехнологии.

Установлено, что основными показателями, которые определяют экологическую и хозяйственную ценность агрофитоценозов для засоленных экотопов являются продуктивность надземной массы, ботанический состав и его динамика по годам, долговечность, кормовая ценность, нектарность растений и фитомелиоративные возможности.

В зависимости от специфики засоленных экотопов для хозяйствтенного использования рекомендуется применять травосмеси с включением солестойких бобовых (донник белый или волжский, люцерну посевную или румынскую, клевер луговой) и злаковых (овсяницу гигантскую и тростниковую, колосняк черноморский, ломкоколосник ситниковый, пырей ползучий, двукисточник тростниковый) многолетних трав, которые необходимо дополнять видами, эдафически и фитоценотически адаптированными к специфическим эдафическим условиям, которые обогащают разнообразие, имеют высокие показатели самообновления, медоносность и кормовую ценность (вайду красильную, свербигу восточную, котовник лимонный, огуречную траву).

При создании многолетних поликомпонентных агрофитоценозов на засоленных экотопах лучшим является беспокровный летний посев обычным рядовым способом.

По химическому составу и питательной ценности сеяные агроценозы имеют существенное преимущество над природными фитоценозами. По содержанию сырого протеина высокобелковыми являются свербига восточная и люцерна румынская.

Технология создания и использования агроценозов на засоленных почвах предполагает ограниченное использование пестицидов и удобрений, нет необходимости в затратах энергии и на ежегодную обработку почвы и сева. В структуре энергетических затрат больше всего энергии расходуется на сбор и транспортировку урожая, а также на подготовку почвы к посеву.

Ключевые слова: засоленные почвы, многолетние травы, фитоценозы, агротехнология, фитомелиорация, флористический состав.

Abstract

Chaika M.I. Agroecological substantiation of creating steady productive agrophytocenosis on saline soils (on example of Donets`k region) - Manuscript.

The dissertation thesis for scientific degree of the candidate of agricultural science on speciality 03.00.16 - Ecology.- Dnipropetrovs`k State Agrarian University, Dnipropetrovs`k, 2010.

The possibility of economically efficient and ecologically safe use of saline soils for Donetsk region conditions by the selection of adapted farm valuable species of fodder crops for creating perennial polycomponent agrocenoses with high fodder value being expressed by phytomelioration effect, resource saving agrotechnological character have been edaphycally and phytocenotically substantiated and practically realized in the given thesis.

It has been established that the main indexes determining ecological and farm value of agrophytocenosis for saline ecotop are upsoil masses productivity, botanical content and its development year by year, durability, fodder value, plant nectariferousness and phytomelioration abilities.

Depending on the peculiarity of saline ecotop it has been recommended for farms to use grass mixtures including saline resistant legume and grain crops of perennial grasses supplemented with species edaphycally and phytocenotically adapted to specifically edaphycal conditions which enrich the variety, have high indexes of selfrenewing, melliferousness and fodder value.

As for their chemical content and nutritive value sown agrocenosis have a considerable advantage over the natural phytocenosis.

Technology of agrocenosis creation and usage on saline soils envisages the restricted use of pesticides and fertilizers, there is no necessity to waste energy and annual soil cultivation and sowing.

Key words: saline, perennial grasses, phytosenosis, agrotechnology, phytomelioration, floristic content.

Размещено на Allbest.ru

...