EXPERIENCE OF USING ABORIGENIC HERBS FOR THE RECOVERY OF THE NORTHERN MEADOWS

Березкина Е.В.¹, Федосова Н.В.²

¹Инженер-лаборант I категории, ²инженер-лаборант II категории, ФГБНУ Магаданский НИИСХ, г. Магадан

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АБОРИГЕННЫХ ТРАВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЕВЕРНЫХ ЛУГОВ

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы эффективности использования субполярных экотипов многолетних злаковых трав для восстановления продуктивности старовозрастных лугов в природно-климатических условиях Магаданской области. Изучена трехлетняя динамика формирования лугового фитоценоза, описаны изменения его структуры, обсуждаются экспериментальные данные по всхожести, высоте побегов, плотности проективного покрытия и продуктивности. Для дальнейшего изучения выделены перспективные виды аборигенных многолетних злаковых трав, отличающиеся высокой степенью адаптации к экстремальным условиям Севера.

Ключевые слова: многолетние травы, луга, продуктивное долголетие, фитоценотическая устойчивость.

Berezkina E.V.¹, Fedosova N.V.²

¹Laboratory Engineer of the 1^st Category ²Laboratory Engineer of the 2^nd Category, ¹FSBSI Magadan Research Institute of Agriculture, Magadan

EXPERIENCE OF USING ABORIGENIC HERBS FOR THE RECOVERY OF THE NORTHERN MEADOWS

Abstract

The article discusses the effectiveness of using sub-polar ecotypes of perennial grasses to restore the productivity of old-aged meadows in the natural and climatic conditions of the Magadan Region. Three-year dynamics of meadow phytocenosis formation is studied, changes in its structure are described, and experimental data on germination, height of shoots, density of projective coverage and productivity are discussed. Promising species of native perennial grasses are distinguished for further study. They are characterized by a high degree of adaptation to the extreme conditions of the North.

Keywords: perennial grasses, meadows, productive longevity, phytocenotic resistance.

Вследствие влияния комплекса экономических, социальных и производственных факторов на территории крайнего Севера Дальнего Востока сохраняется тенденция уменьшения площадей улучшенных естественных и сеяных лугов, вовлеченных в хозяйственное производство. В этой связи совершенствование региональной кормовой базы является первоочередной задачей, обусловливающей необходимость осуществления комплексной программы, направленной на повышение эффективности использования местных ресурсов для усиления развития животноводства, на долю которого приходится свыше 70% доходов сельскохозяйственных предприятий области [1].

В предшествующих исследованиях научно-обосновано три основных направления восстановления продуктивности и предотвращения деградации улучшенных и старосеяных лугов в условиях Магаданской области: биологическое, биолого-технологическое и интенсивное (технологическое), включающих различные комплексы агроприемов и основанных на активном внедрении в состав кормового фитоценоза многолетних злаковых трав [2, 3, 4].

Ранее проведенными исследованиями доказано, что для обеспечения продуктивного долголетия фитоценозов северных лугов необходимо регулировать направленность процесса его фитоценотического развития за счет правильного подбора видов в травосмеси, поддерживая стабильность травостоя оптимальными приемами ухода и использования [5], [6], [7].

Таким образом, проведенные исследования расширили ранее принятое представление о направлениях биологизации технологий в луговодстве на территории Севера Дальнего Востока на основе использования способности многолетних трав к самовозобновлению [8].

Для научного обоснования и разработки агроприемов управления фитоценотической устойчивостью и динамикой возобновления доминирующих компонентов растительного сообщества северных лугов, обеспечения устойчивости ценного состава фитоценоза в первую очередь требуется оценить фитоценотическую активность и устойчивость виолентов, то есть видов, обладающих наибольшей конкурентной способностью.

Управление процессами самовозобновления многолетних злаков через регулирование фитоценотического фактора (состава травостоя), позволит разработать современные энергоэкономичные и экологически целесообразные технологии восстановления и сохранения долголетних травостоев. Практическое значение этого направления обусловлено необходимостью разработки эффективных приемов предотвращения процессов деградации кормовых угодий, функционирующих в условиях криогенных почв, восстановления их продуктивности, увеличения производства качественных кормов.

Целью проведенного нами исследования являлось получение новых знаний об использовании колымских экотипов многолетних злаковых трав для восстановления продуктивности и флористической полночленности фитоценоза старовозрастного вейникового луга. Объектом исследований являлись выведенные более 10 лет назад из эксплуатации естественные сенокосы, расположенные на болотных-мерзлотных почвах Приохотоморской зоны Магаданской области. Основу исходного травостоя составляли осоки, между кочек произрастали редкие растения вейника Лангсдорфа.

Исследования проводились в 2014-2016 г.г. Схема опыта включала шесть вариантов: 1. Без посева (контроль); 2. Посев арктагростиса тростникового 3 кг/га; 3. Посев бекмании восточной 6 кг/га; 4. Посев щучки берингийской 3 кг/га; 5. Посев тимофеевки луговой 10 кг/га; 6. Посев смеси трав (бекмания восточная + тимофеевка луговая + арктагростис тростниковый) в дозе, составляющей одну треть от нормы чистого посева каждого злака. Учетная площадь делянки 10 м², повторность – 4-х кратная.  Ширина защитных полос между делянками 1,5 м, расположение систематическое. В опытах использовали минеральные удобрения в дозе N₉₀Р₆₀К₆₀. Подзимний посев трав проводился вручную семенами, собранными на коллекционных питомниках, в сентябре 2013 г. Учеты и наблюдения осуществлялись по общепринятым методикам [9], [10]. Математическая обработка экспериментальных данных проведена с применением дисперсионного анализа [11].

В первый год после проведения перезалужения травостой за счет посеянных злаков сформировался только в двух вариантах опыта. На участках с посевом бекмании восточной проективное покрытие сеяного злака достигло 58,3% площади. В варианте с посевом смеси злаковых трав совокупно занятое пространство составило 59,4% площади всех повторностей опыта. На делянках с посевом арктагростиса тростникового и тимофеевки луговой доля посеянных злаков варьировала от 3,3 до 36,9 %, соответственно. На участках с посевом щучки беренгийской растений посеянного злака отмечено не было.

На контроле без посева травостой был представлен вейником Лангсдорфа, бекманией восточной, лисохвостом вздутым, мятликами и разнотравьем. Доли участия перечисленных видов в травостое распределились следующим образом: вейник Лангсдорфа - 45,1%, бекмания восточная – 4,6%, лисохвост вздутый – 7,5%, мятлики -14,7%, разнотравье – 28,1 %.

В результате перезалужения на всех вариантах опыта урожайность сена превысила на 5,2 -10,4 ц/га контрольные показатели, составившие в среднем 8,9 ц/га. При этом большая часть травостоя сформировалась за счет эффекта самовозобновления аборигенного травостоя, а также прорастания семян заносных аборигенных видов трав. Так, доля вейника Лангсдорфа в составе травостоев варьировала в пределах от 24,1 до 50,8%, лисохвоста вздутого - от 2,3 до 35,8% , разнотравья –  от 4,2 до 10,3%.

В первый год жизни лучшие результаты по сеяным видам трав получены в вариантах с посевом бекмании восточной, которая проявила высокую фитоценотическую устойчивость к инвазии несеяных видов: в чистом посеве ее доля в составе травосмеси достигла 58,3%, в варианте посева смеси трав – 55,5%. Растения бекмании восточной перед уборкой, в фазу массового цветения, достигли высоты 52-62 см.

Доля тимофеевки луговой в первый год после посева в травостое в варианте опыта с чистым посевом составила 36,9% при высоте побегов – 60-68 см. В посеве арктагростиса тростникового результат в первый год жизни трав был низким - 3,3%, что вполне характерно для цикла развития этого злака.

На второй год жизни сеяных трав под влиянием фитоценотического фактора и погодных условий вегетационного периода сформировавшиеся в вариантах опыта травостои отличались преобладанием заносных видов аборигенных злаков. В урожае несеяный компонент был представлен вейником Лангсдорфа, лисохвостом вздутым, мятликами, бекманией. Эти виды присутствовали на всех делянках опыта в той или иной доле, не зависимо от вариантов опыта. Из заносных злаков, как наиболее фенотически активный, нами выделен лисохвост вздутый. Его содержание в урожае сена, собранного с опытных делянок варьировало в пределах от 23,4% до 45,7% (табл. 1).

Таблица 1 – Ботанический состав сеяного луга  (второй год после перезалужения, 2015 г.)

 

Посеянные виды бекмании восточной и арктагростиса тростникового в структуре урожая, собранного с вариантов опыта с чистым посевом занимали доли равные 18,6 и 28,8%. В вариантах с посевом травосмеси эти виды суммарно составили 45% собранного урожая в расчете на сухое вещество. Снижение доли бекмании в составе травосмесей обусловлено отсутствием осадков в первой половине вегетационного периода. Недостаток влаги существенно повлиял на развитие растений бекмании, снизив ее фитоценотическую устойчивость.

В результате разногодичных (флюктуационных) изменений произошло изменение содержания посеянных злаков и в других изучаемых вариантах опыта. В варианте с посевом смеси трав заметно возросла доля арктагростиса тростникового, составившая 12,9%.

На второй год развития травостоев отмечено повышение урожайности по выходу сена с участков, на которых были проведены агротехнические приемы при перезалужении, что подтверждает эффективность разработанных ранее элементов технологий восстановления деградированных лугов [5, 6, 7]. Урожайность в изучаемых вариантах опыта существенно превысила показатели контрольного варианта - на 24,6-35,8 ц/га сена, что соответствовало диапазону 55,7-226,6% (табл. 2).

 

Таблица 2 – Продуктивность сеяного луга  (второй год после перезалужения, 2015 г.)

 

За три года в результате перезалужения деградированного вейникового луга сформировался фитоценоз, состоящий из посеянных и заносных злаков (местных экотипов), максимально приспособленных к условиям произрастания на болотных мерзлотных почвах. Следует отметить, что в большинстве вариантов опыта количество заносных видов в составе сухой массы травостоев, сформированных в трехлетний период, превысило содержание сеяных видов. Из последних в фитоценозах представлены: бекмания восточная (до 32,4%) и арктагростис тростниковый (42,0%). Бекмания присутствовала в травостое на всех делянках опыта, арктагростис тростниковый – только в вариантах с его посевом в чистом виде и в смеси трав. На делянках с посевом тимофеевки луговой и щучки берингийской в процессе сукцессионных изменений травостоя на третий год под воздействием фитоценотического фактора сеяные виды были вытеснены из травостоя аборигенными травами.

Содержание заносных злаков в сухой скошенной массе в вариантах опыта варьировало в следующих пределах: вейник Лангсдорфа – 15,5-36,8%, лисохвост вздутый – 14,0-44,9%, мятлики – 8,2-36,3% (табл. 3). Облиственность побегов во всех вариантах опыта существенно не различалась (27,8-35,5 %).

 

Таблица 3 – Ботанический состав сеяного луга (третий год после перезалужения, 2016 г.)

 

В результате перезалужения старовозрастного вейникового луга на третий год сформировался хозяйственно ценный злаковый травостой. На всех вариантах опыта, где был проведен посев многолетних трав, урожай сена превышал показатели контрольного варианта (без посева) (табл. 4). На контроле этот показатель составил 31,1 ц/га, на вариантах с посевом трав урожайность варьировала в пределах от 49,9 до 61,9 ц/га.

 

Таблица 4 – Продуктивность сеяного луга (третий год после перезалужения, 2016 г.)

 

Таким образом, из четырех испытанных вдов трав высокую степень фитоценотической устойчивости и экологической пластичности проявили колымские экотипы бекмании восточной и арктагростиса тростникового. Арктагростис тростниковый на третий год жизни занял доминирующее место в сформированном при чистом посеве травостое, ограничив внедрение местных трав. Бекмания восточная в фитоценозах, сформированных при чистом посеве и в смеси трав, заняла преимущественные для дальнейшего развития позиции - 36,3% и 42,4%, соответственно. В других вариантах опыта доминирующее положение в сложившихся фитоценозах заняли заносные формы дикорастущих местных трав, не уступающие (за исключением вейника Лангсдорфа) по показателям хозяйственной ценности образцам из коллекционного питомника, использованным для посева. Результаты опыта подтверждают необходимость дальнейшего изучения особенностей адаптации различных экотипов субполярных трав в целях выявления наиболее ценных форм для дальнейшего использования в селекционном процессе при создании региональных сортов кормовых культур. При ведении в культуру аборигенные многолетние злаковые травы раскрывают свой потенциал роста и развития, выделяясь скороспелостью, зимостойкостью и высокой урожайностью кормовой массы.

Список литературы / References

1. Иванова О.Г. Малозатратные технологии восстановления северных лугов (на примере Магаданской области) / Вестник ДВО РАН. № 2 (186). 2016. С. 77-83.
2. Иванова О. Г. Способы восстановления деградированных природных и старосеянных лугов в условиях севера Дальнего Востока/ Итоги науки.Избранные труды Международного симпозиума по фундаментальным и прикладным проблемам науки. 2014. С. 112-135.
3. Иванова О.Г. Элементы зональной технологии возделывания многолетних трав в условиях Приохотской зоны Магаданской области/ Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Том 4. - Мат. IX Междунар. симп., посвящ. 90-летию со дня рождения академика В.П. Макеева. - М.: РАН, 2014. - С. 75-85.
4. Иванова О.Г. Особенности биологического восстановления северных лугов/ Инновационные технологии в АПК: теория и практика: сборник статей III Всероссийской научно-практической конференции / МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2015. - С. 54-58. (160 с.)
5. Иванова О.Г. Эффективность биолого-технологического способа восстановления деградированных лугов в условиях севера Дальнего Востока / Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований: сб. мат. XVII Междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: Изд-во ЦРНС, 2015. - С. 141-147. (294 с.)
6. Иванова О.Г. Приемы поверхностного улучшения естественных сенокосов в условиях Крайнего Северо-Востока/ Кормопроизводство. - №12. - 2012. -С. 30-32.
7. Иванова О.Г. Элементы зональной технологии возделывания кормовых трав в Центральной Колыме Кормопроизводство. - №1. - 2012. -С. 17-20.
8. Иванова О.Г. Особенности прорастания семян субполярных и полярных экотипов многолетних злаковых трав и способы повышения их всхожести/ Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. Сборник материалов XIV Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С.С. Чернова.2016. № 16. С. 42-50.
9. Методические указания по проведению опытов с кормовыми культурами. // Российская академия сельскохозяйственных наук. М., 1997. - С. 57-71.
10. Программа и методика проведения научных исследований по луговодству. // М. ВИК. - 2000.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - «Колос». Изд.4. - 1979.-С.402.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ivanova O. G. Malozatratnyie tehnologyi vosstanovleniya severnyih lugov (na primere Magadanskoy oblasty) [Low-cost technologies for northern meadows improvement (an example of Magadan region)] / Vestnic DVO RAN [The far eastern branch of Russian Academy of Sciences Bulletin]. - 2016. № 2 (186). P. 77-83. [in Russian]
2. Ivanova O. G. Sposobyi vosstanovlebiya degradirovannyih prirodnyih I staroseyannyih lugov v usloviyah severa Dalnego Vostoka [How to restore degraded natural and cultivated meadow in the North of the far East]/ Itogy nauki. Izbrannyie trudyi Megdunarodnogo simpoziuma po fundamentalnyim I prikladnyim problemam nauki [The results of the science. Selected proceedings of the International Symposium on fundamental and applied problems of science]. - 2014. - P. 112-135. [in Russian]
3. Ivanova O. G. Elementy zonalnoy tehnologii vozdelovaniya mnogoletnyih trav v usloviyah Priohotskoy zony Magadanskoy oblasty [Elements of the zonal technology of cultivation perennial grasses in conditions of Priohotskoj zone of the Magadan area]/ Fundamentalnie I prikladnyie problemyi nauki. Tom 4. - Мateriaky IX Меgdynarodnogo simpoziuma, posvyashonnogo 90-letiu so dnya pogdeniya akademika V. P. Makeeva [Fundamental and applied problems of science. Proceedings of the IX International Symposium]. - Moscow: RAN, 2014. - P. 75-85. [in Russian]
4. Ivanova O. G. Оsobennosty biologisheskogo vosstanovleniya severnyih lugov [Features of biological recovery the northern meadows] / Innovachionnyie tehnologii v selskom hozyaistve: teoriya I praktika: sbornik statey III Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferenczii [Innovative technologies in agriculture: theory and practice: collection of articles III all-Russian scientific-practical Conference] / MNIICZ PGSHA. - Penza: RIO PGSHA. 2015. - P. 54-58. [in Russian]
5. Ivanova O. G. Effektivnost biologo-tehnologicheskogo sposoba vosstanovleniya degradirovannyih lugov v usloviyah severa Dalnego Vostoka [The effectiveness of the bio-technological methods for restoring degraded meadows in the North of the far East]/ Novoe slovo v nauke I praktike: gipotezyi I approbacziya rezultatov issledovaniy [Collection of articles XVII International scientific-practical Conference]. - Novosibirsk: Izdatelstvo CZRNS. 2015. - P. 141-147. (294 p.) [in Russian]
6. Ivanova O. G. Priemyi poverhnostnogo uluchsheniya estestvennyih senokosov v usloviyah kraynego Severo-Vostoka [Techniques of improvement of natural grasslands in the extreme North-East] / Kormoproizvodstvo. - №12. - 2012. P. 30-32. [in Russian]
7. Ivanova O. G. Elementyi zonalnoy tehnologii vozdelyivaniya kormovyih trav v Czentralnoy Kolyime [Elements of zonal technology of cultivation of forage grasses in the continental areas of the Kolyma] / Kormoproizvodstvo. - №1. - 2012. - P. 17-20. [in Russian]
8. Ivanova O. G. Osobennosty prorastaniya semyan subpolyarnyih b polyarnyih ekotipov mnogoletnih zlakovyih trav I sposobyi povyisheniya ih vshogesti [Features of seed germination subpolar and polar ecotypes perennial cereal grasses, and ways to increase their germination] / Selskohozyaistvennyie nauki i agropromyishlennyi complex na rubeze vekov / Sbornic materialov Mezdunarodnoy nauchno-praktiteskoy konferenchii / Pod obshey redakchyiey S. S. Chernova. [Agricultural science and agriculture at the turn of the century. Proceedings of the XIV International scientific-practical Conference]. – Penza. 2016. № 16. P. 42-50. [in Russian]
9. Меtodicheskie ukazaniya po provedeniu opyitov s kormovyimi kulturami [Methodical instructions for conducting experiments with forage crops].// Rossiyskaya akademiya selskohozyaistvennyih nauk [Russian Academy of agricultural sciences]. - М. 1997. P. 57-71. [in Russian]
10. Programma i metodika provedeniya nauchnyih issledovanyi po lugovodstvu [Program and methodology of scientific research on meadows cultivation]. - М. VIK. 2000. [in Russian]
11. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyita [Methodology of field experience]. – M. Izdatelstvo «Kolos». The 4-th Edition. 1979. P. 402. [in Russian]