Создание орошаемых культурных пастбищ на засолённых землях Прикаспия

УДК 633.2.03

Создание орошаемых культурных пастбищ на засолённых землях Прикаспия

Мухамбетов Б., доктор сельскохозяйственных наук

Абдинов Р., доктор сельскохозяйственных наук

Кадашева Ж.

Кабиев Е.

Некоммерческое акционерное общество «Атырауский университет им. Х. Досмухамедова»

060011, Республика Казахстан, г. Атырау, Студенческий пр-т, стр. 1

E-mail: abdinov.r@gmail.com

Опыты по подбору культур в полевых условиях были заложены трижды (в 2016, 2018 и 2020 годах) на почвах, различающихся степенью засоления верхнего профиля. Цель исследований — подбор двулетних и многолетних трав при создании орошаемых культурных пастбищ на почвах с различной степенью засоления верхнего слоя. В аридных экосистемах основным фактором, определяющим рост и развитие культур при орошении, выступает засолённость почв. После освоения засолённых земель в течение длительного времени (более 50 лет) была установлена неэффективность их улучшения посредством промывки солей на фоне коллекторно-дренажных систем, и в связи с этим основным направлением борьбы в современных условиях остаётся подбор солеустойчивых культур на рассредоточенных освоенных мелких участках (40–100 га) среди не используемых под орошение земель, с коэффициентом использования (КЗИ) не более 0,4. Неорошаемые участки в данном случае служат зоной аэрации и аккумуляции минерализованных вод, поступающих с соседних орошаемых участков. Таким образом, поддерживается положительный баланс солевого режима в верхних (0–70 см) горизонтах почвы до средней степени. Посредством подбора культур, сочетающих высокую солеустойчивость с высокой продуктивностью, удаётся осваивать засолённые до средней степени почвы под орошаемые культурные пастбища. Проведённые длительные эксперименты с большим набором культур подтвердили высокую эффективность освоения засолённых земель под орошаемое культурное пастбище. Из подбираемых культур высокой солеустойчивостью и климатически обусловленной продуктивностью отличились донник и его травосмеси с участием костреца безостого и ежи сборной, которые обеспечивали стабильную высокую продуктивность зелёной массы — от 49,2 до 53,1 т/га.

Ключевые слова: орошаемые пастбища, засолённые земли, аридные культуры, солеустойчивость растений, кормовые культуры, пастбищные угодья.

Почвенно-мелиоративные условия Прикаспийской низменности крайне неблагоприятны для возделывания кормовых культур, однако острая необходимость обеспечения населения данного региона свежим, диетическим, ничем незаменимым продуктом питания — молоком, особенно детей и подрастающего поколения, диктует необходимость освоения малопригодных для этой цели засолённых земель.

Ограничивающим фактором роста и развития трав в этом регионе является высокая степень засоления почв вследствие приповерхностного расположения (с глубины почвы 50–70 см) так называемого горизонта максимального соленакопления, содержащего в сумме 1,8–2,3% токсических ионов. Высокая концентрация солей препятствует проникновению в этот горизонт корней культурных растений, за исключением донника. Вследствие этого возделываемые травы испытывают острый недостаток питательных веществ как из-за недоступности их из более глубокого горизонта почв (50–200 см), так и вследствие токсического воздействия солей, что обуславливает угнетённый рост и недостаточное развитие надземной массы.

Всё это неизменно отражается на продуктивности кормовых растений, являющейся главным показателем, определяющим выбор того или иного растения в данном регионе. Эти обстоятельства диктуют необходимость подбора культур, сочетающих в себе определённую степень солеустойчивости со способностью обеспечивать высокую, экономически оправданную, экологически состоятельную продуктивность на почвах с укороченным профилем (до глубины 50–70 см), где может развиваться их корневая система. Всё это и определяет актуальность данных исследований.

Как известно, без создания орошаемых культурных пастбищ нельзя рассчитывать на увеличение удоя молока.

Многолетним опытом передовых хозяйств установлено, что в летний период при соблюдении технологии пастбищного содержания коров можно получать около 60% годового надоя молока (Манат, 2012).

Оптимизация летнего рациона коров достигается использованием пастбищной травы, содержащей 25–30% бобовых, 30–75% злаковых, а также скармливанием низкопротеиновых концентратов (200 г/кг молока) и сахаристых подкормок (Мейирман, 2013). Цель исследований — подбор двулетних и многолетних трав при создании орошаемых культурных пастбищ на почвах с различной степенью засоления верхнего слоя (до глубины 50–70 см).

Методика исследований. Основной метод исследований полевой. Опыты по подбору культур в полевых условиях были заложены трижды во времени (в 2016, 2018 и 2020 годах) на почвах, различающихся степенью засоления верхнего профиля почвы.

Опыты в 2016 и 2018 годах заложены на лугово-бурых, а в 2020 году — на аллювиально-луговых почвах, у последних горизонт максимального соленакопления располагается с глубины 50 см. Состав подбираемых трав был неизменным: люцерна, ежа, кострец, волоснец ситниковый, донники и их травосмеси. По гранулометрическому составу почвы средне- и тяжелосуглинистые, содержание гумуса составляет 0,9–1,2%, общего азота — 0,15–1,1%, фосфора — 1,3%, калия — 1,75%.

Почвы обеспечены подвижными формами азота (45 мг/кг) и фосфора (14 мг/кг) в слабой степени, а калием –— в высокой степени (380 мг/кг).

Почвы засолены в слабой, средней и сильной степени с содержанием токсических ионов соответственно 0,3; 0,6; 0,9%. Тип засоления хлоридно-сульфатный.

Химический анализ водной вытяжки и определение подвижных соединений фосфора, калия и азота проведены по следующим методикам:

– отраслевой стандарт ОСТ 46-52-76 «Методы агрохимических анализов почв. Определение химического состава водных вытяжек и состава грунтовых вод для засолённых почв»;

– определение легкогидролизуемого азота — по методу Тюрина и Кононовой (Практикум по агрохимии; ред. Минеев, 2001);

– определение подвижных соединений фосфора и калия — по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207;

– определение ионов карбонатов и бикарбонатов в водной вытяжке — по ГОСТ 26424-85;

– определение иона хлорида в водной вытяжке — по ГОСТ 26425-85;

– определения иона сульфата в водной вытяжке — по ГОСТ 26426-85;

– определение натрия и калия в водной вытяжке — по ГОСТ 26427-85;

– определение водорастворимых кальция и магния — по ГОСТ 27753.9-88.

Изучаемые варианты отражены в табл. 1, 2, 3, где в опытах, заложенных в 2016 и 2018 году, контрольным вариантом являлась люцерна, а в опыте посева 2020 года — травосмесь, состоящая из люцерны, костреца безостого и ежи сборной. Площадь делянок — 50 м², повторность четырёхкратная, размещение систематическое. Общая площадь опытных участков соответственно по годам закладки — 250, 550 и 350 м². Учётная площадь делянок — 50 м². Урожайность зелёной массы подвергалась математической обработке по методике Б. А. Доспехова (2012).

Полив проводили поверхностным способом — напуском. Размер чеков — 50 м², оросительная норма — 5–6 тыс. м³/га, поливная норма — 800 м³/га. Оросительная и поливная норма определена по общепризнанному методу А. М. и С. М. Алпатьевых.

Результаты исследований. Данные первого цикла исследований, охватывающего период 2016–2017 годов, представлены в табл. 1, второго цикла исследований (2016–2018 годов) — в табл. 2, третьего (2020 года) — в табл. 3.

1. Урожайность зелёной массы трав на среднезасолённой почве, т/га

Из данных табл. 1 отчётливо видно, что на среднезасолённой почве продуктивность донников гораздо выше, чем люцерны, а урожайность зелёной массы последней, в свою очередь, оказалась выше по сравнению с травосмесями.

Установлена более низкая продуктивность травосмеси во втором году жизни (2017) против первого года жизни (2016). Дело в том, что зимой 2017 года из-за продолжительного тёплого периода с последующим резким похолоданием травы были полностью покрыты толстым слоем льда. При таянии льда отмечалось выпирание из почвы корней злаковых культур, вследствие этого они полностью погибли. Поэтому урожайность травосмеси во втором году была ниже, чем в первом году жизни. Урожай травосмеси был сформирован в основном люцерной.

В 2018 году травы были испытаны на слабозасолённой среднесуглинистой лугово-бурой почве. Данные по урожайности зелёной массы приведены в табл. 2.

2. Урожайность зелёной массы трав на бурой слабозасолённой почве, т/га

Данные табл. 2 показывают, что и в этом опыте повторяется та же закономерность, которая была установлена в предыдущем опыте: продуктивность чистого посева люцерны значительно выше, чем злаковых культур и травосмесей с её участием.

В 2016 и 2018 годах посев трав был проведён ранней весной, а в 2020 году — в середине августа, что не противоречит зональной рекомендации по возделыванию кормовых культур, разработанной коллективом учёных Атырауской области.

В 2018–2019 годах, так же как в предыдущие 2016–2017 годы, травы и травосмеси были убраны в фазе начала бутонизации (бобовые) и в конце фазы выхода в трубку (злаковые культуры и травосмеси) при достижении ими высоты не более 35–45 см. За сезон проведено пять-шесть укосов.

В 2021 году изучался рост и развитие многолетних злаковых и бобовых трав в многокомпонентных пастбищных травосмесях.

В табл. 3 приведены данные по урожайности зелёной массы изучаемых в опыте многолетних трав. Уровень грунтовых вод в зоне исследования залегает ниже 2,4–3,4 м, и они не оказывают заметного влияния на рост, развитие и продуктивность изучаемых культур. По пути проникновения корней изучаемых культур на всех типах почв в Атырауской области в слое 50–70 см располагается горизонт максимального соленакопления с высоким содержанием токсических ионов (более 2%), где не развиваются корневые системы аридных культур, за исключением донника (Mukhambetov, 2020).

3. Урожайность зелёной массы травосмесей второго года жизни в опыте, заложенном в 2020 г. на среднезасолённой почве, т/га (2021 г.)

Из данных табл. 3 следует, что травосмеси обеспечивали за вегетацию шесть укосов. При этом урожайность пастбищной массы травосмеси с весны и раннелетнего времени к середине июля нарастала, достигая максимума со второй половине июля до первой половины августа, к концу лета она уменьшалась до уровня раннелетнего периода. Надо отметить, что в соответствии с требованиями методики полевого опыта травы были скошены на пастбищную массу при достижении ими высоты 25–35 см, преимущественно в фазе выхода в трубку.

Травосмеси с участием донника оказались более продуктивными по сравнению с травосмесями, в состав которых была включена люцерна.

Самую высокую продуктивность (53,16 т/га) обеспечили трёх- и четырёхкомпонентные травосмеси, состоящие из донника, ежи сборной и костреца безостого, и четырёхкомпонентные смеси с включением волоснеца (48,86 т/га). По урожайности заметно выделялась травосмесь, состоящая из трёх компонентов (ежи сборной, костреца безостого и люцерны), по сравнению с травосмесью из ежи сборной, люцерны и волоснеца (46,32 против 44,66 т/га).

Как показывают данные исследований, в опыте наименьшую продуктивность обеспечивала четырёхкомпонентная смесь с участием люцерны, ежи сборной, костра безостого и волоснеца ситникового. Остальные варианты обеспечивали достоверную, математически доказанную прибавку урожая пастбищной массы.

Известно, что по темпам роста компоненты в травосмесях сильно различаются. Ежа сборная характеризуется высоким темпом роста в начальные фазы развития (май-июнь), кострец безостый — гораздо позже ежи сборной (с июля). Волоснец ситниковый как явно выраженное пастбищное растение первые 2 года растёт медленно, он в этот период формирует невысокий пастбищный травостой (Мейирман, 2013; Yerzhanova, 2019; Mukhambetov, 2021). В конце весны и в раннеосенний период продуктивность травосмеси обеспечивается практически только люцерной и ежой сборной (72–75 и 22–25% соответственно), а также донником и ежой сборной (72–70 и 20–18% соответственно), доля участия костреца безостого с весны к концу лета повышается от 6–11 до 10–24% при почти неизменной доле участия волоснеца ситникового (в пределах 3–6%).

Продуктивность культур в травосмеси сформировалась при густоте растений 46–65 шт./м², число стеблей составляло от 511 до 586 шт./м², наименьшим оно было у травосмеси, отличавшейся низкой продуктивностью, а в высокопродуктивных травосмесях количество растений и число стеблей было более высоким.

Облиственность составила: у люцерны — 50%, у донника — 49%, у ежи сборной — 47%, у костреца безостого — 48%, у волоснеца — 72%.

Заключение. 1. Пригодные для сельскохозяйственного освоения (без проведения сложных мелиораций) засолённые земли в Атырауской области представлены в основном среднесолончаковатыми, в слабой и средней степени засолёнными аллювиально-луговыми и лугово-бурыми почвами, обеспеченность которых подвижными формами азота и фосфора является слабой, а калием — высокой.

2. Корни люцерны, костреца безостого, ежи сборной, волоснеца ситникового не могут проникать в горизонт максимального соленакопления с высоким содержанием токсических ионов и развиваются лишь в очень ограниченном объёме (до 50–70 см) среднезасолённой почвы.

Ввиду недоступности элементов питания глубоких слоёв почвы (50–70 см и ниже) они не могут формировать высокую урожайность зелёной массы по сравнению с донниками.

3. Донники обладают способностью усваивать питательные вещества из нижележащих горизонтов (50–70 см и ниже) почвы с высоким содержанием токсических ионов, где без признаков угнетения развивается их корневая система. Благодаря высокой солеустойчивости и доступности элементов питания нижних, засолённых до сильной степени горизонтов почвы донники проявляют высокую устойчивость на засолённых землях и обеспечивают высокую урожайность зелёной массы как в чистом посеве, так и в травосмеси.

4. На слабозасолённой почве урожайность зелёной массы контрольного варианта (люцерны) была существенно выше, чем ежи сборной, костра безостого, волоснеца ситникового и травосмесей с участием люцерны (59,38 против 12,57–51,79 т/га в сумме за 2 года), но на среднезасолённой почве высокую урожайность зелёной массы обеспечивали донники по сравнению с люцерной (39,88 и 49,21 против 22,34 т/га в сумме за 2 года).

5. На среднезасолённой почве урожайность зелёной массы травосмесей второго года жизни с участием донника была также достоверно выше, чем у тех же травосмесей с участием люцерны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — М.: Книга по требованию, 2012. — 352 с.
2. Манат Ж. Сроки посева и продуктивность кормовых культур / Ж. Манат, Б. А. Исмаилов, С. Т. Ержанова // Вестник ГУ им. Баласагун Кыргызской Республики. — 2012. — Вып. 1. — С.17–20.
3. Повышение урожайности кормов при смешанном посеве / Г. Т. Мейирман, С. Т. Ержанова, Ж. Манат, Ж. Ж. Барлыбеков // Материалы международного симпозиума «Микроорганизмы и биосфера», 6–8 июня 2013 г. — Бишкек, 2013. — С.30.
4. Мейирман Г. Т. Формирование смешанных агроценозов кормовых культур для юго-востока Казахстана / Г. Т. Мейирман, С. Т. Ержанова, С. С. Абаев // Материалы международной научно-практической конференции «Агроэкологические основы повышения продуктивности и устойчивости земледелия в 21 веке», 27–28 июня 2013 г. — С.227–331.
5. A study of the productivity of alfalfa with melilot grass mixture and methods for developing their layer in the Caspian plain on irrigation / B. Mukhambetov, R. Abdinov, I. Didenko, N. Zamzamova, D. Bogdanova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2020. — No. 548 (7). — P.072009.
6. Melilot of the Caspian region and prospects of their conveyor use / B. Mukhambetov, R. Abdinov, N. Tauova, I. Didenko, G. Nurgaliyeva / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2021. — No. 848. — P.012179.
7. Evaluation of the productivity of green mass of the accsessions of alfalfa in contrasting environmental conditions of Kazakhstan / S. T. Yerzhanov, G. T. Meiirman, A. M. Hamphries, S. S. Abaev, S. T. Toktarbekova, B. B. Kalibaev // Материалы научно-практической конференции, посвящённой 85-летию Казахского научно-исследовательского института земледелия и растениводства. — Алматы: Асыл кітап, 2019. — С.26–28.

Irrigated farm grasslands on saline soil of the Caspian Sea region

Mukhambetov B., Dr. Agr. Sc.

Abdinov R., Dr. Agr. Sc.

Kadasheva Zh.

Kabiev E.

Non-Commercial Joint-Stock Company “Atyrau University n. a. Kh. Dosmukhamedova”

060011, Republic of Kazakhstan, Atyrau, Studencheskiy prospekt, 1

E-mail: abdinov.r@gmail.com

Field trial took place on three field plots varying in salt content (in 2016, 2018 and 2020). The aim was to select biennial and perennial grasses for irrigated farm lands with different salt content in top layers. In arid ecosystems soil salinity plays a key role in crop growth under irrigation. For over 50 years saline soil showed insignificant improvement in its quality when washing out salts by drainage systems. Therefore, salt-resistant crops are of high value cultivated on small separated plots with land use ratio of up to 0.4. Non-irrigated areas in this case perform as an aeration zone accumulating mineralized water coming from the neighboring irrigated areas. Thus, a positive balance of salt concentration is maintained in top (0–70 cm) soil layers. High-productive salt-resistant crops can be grown on medium saline soil. Long-term experiments showed effective cultivation of the large number of crops grown on saline irrigated lands. Melilot as well as its mixtures with smooth brome and cocksfoot showed high salt-resistance and productivity providing green mass yield from 49.2 to 53.1 t ha^-1.

Keywords: irrigated grassland, saline soil, arid crop, salt-tolerant plant, forage crop, pasture.

References

1. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy) / B. A. Dospekhov. — Moscow: Kniga po trebovaniyu, 2012. — 352 p.
2. Manat Zh. Sroki poseva i produktivnost kormovykh kultur / Zh. Manat, B. A. Ismailov, S. T. Erzhanova // Vestnik GU im. Balasagun Kyrgyzskoy Respubliki. — 2012. — Is. 1. — P.17–20.
3. Povyshenie urozhaynosti kormov pri smeshannom poseve / G. T. Meyirman, S. T. Erzhanova, Zh. Manat, Zh. Zh. Barlybekov // Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma “Mikroorganizmy i biosfera”, 6–8 iyunya 2013 g. — Bishkek, 2013. — P.30.
4. Meyirman G. T. Formirovanie smeshannykh agrotsenozov kormovykh kultur dlya yugo-vostoka Kazakhstana / G. T. Meyirman, S. T. Erzhanova, S. S. Abaev // Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Agroekologicheskie osnovy povysheniya produktivnosti i ustoychivosti zemledeliya v 21 veke”, 27–28 iyunya 2013 g. — P.227–331.
5. A study of the productivity of alfalfa with melilot grass mixture and methods for developing their layer in the Caspian plain on irrigation / B. Mukhambetov, R. Abdinov, I. Didenko, N. Zamzamova, D. Bogdanova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2020. — No. 548 (7). — P.072009.
6. Melilot of the Caspian region and prospects of their conveyor use / B. Mukhambetov, R. Abdinov, N. Tauova, I. Didenko, G. Nurgaliyeva / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2021. — No. 848. — P.012179.
7. Evaluation of the productivity of green mass of the accsessions of alfalfa in contrasting environmental conditions of Kazakhstan / S. T. Yerzhanov, G. T. Meiirman, A. M. Hamphries, S. S. Abaev, S. T. Toktarbekova, B. B. Kalibaev // Materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 85-letiyu Kazakhskogo nauchno-issledovatelskogo instituta zemledeliya i rastenivodstva. — Almaty: Asyl kіtap, 2019. — P.26–28.

1. Работа выполнена в рамках проекта BR 10764915 «Разработка новых технологий восстановления и рационального использования пастбищ (использование пастбищных ресурсов)» при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан. ↑