Особенности развития и роста растений поликомпонентных агрофитоценозов в условиях полупустынной зоны Северо-Западного Прикаспия

Особенности развития и роста растений поликомпонентных агрофитоценозов в условиях полупустынной зоны Северо-Западного Прикаспия

Н.Ю. Петров, д.с.-х.н., профессор, Волгоградская ГСХА; М.М. Шагаипов, к.с.-х.н., В.А. Фёдорова, к.с.-х.н., В.И. Мухортов, к.с.-х.н., Прикаспийский НИИ аридного земледелия

Многочисленные ботанико-географические и эколого-фитоценотические исследования, проведённые в полупустынной зоне СевероЗападного Прикаспия, свидетельствуют о том, что на формирование современного флористического состава и структуру растительного покрова влияют почвенно-климатические условия, антропогенные, пирогенные и биогенные факторы. Взаимодействие всех этих факторов способствует формированию в аридных зонах эфемероидной и эфемероидно-полынной растительности с более низкой продуктивностью, которая, в конечном счёте, вытесняет из состава фитоценозов кустарники и полукустарники, ведёт к увеличению численности сорных, ядовитых и непоедаемых растений [1, 2].

Исходя из учения о типах адаптивной стратегии, дифференциации экологических ниш и взаимной дополняемости видов, экотипов и сортов в многовидовых кормовых сообществах, учёными Прикаспийского НИИАЗ совместно с ВНИИ кормов и Волгоградской ГСХА проводились исследования по разработке биогеоце-нотических адаптивных методов экологического

восстановления биоразнообразия и продуктивности деградированных пастбищ.

Сроки наступления фенофаз возделываемых в полевых опытах многолетних трав в основном определялись сложившимися погодными условиями каждого года и не имели существенной разницы в зависимости от фонов основной обработки (табл. 1).

Феноспектры кустарников и полукустарников представлены на рисунке, даты наступления фаз их развития также зависели от сложившихся метеоусловий (рис. 1).

Согласно принципу взаимодополняемости растения в фитоценозе распределены и по надземным ярусам. Однако сбитые пастбища обладали неполночленностью, преобладали виды высотой 0,10—0,25 м. Лишь на пастбищах, не доступных животным, где произрастали полукустарники, высота травостоя достигала 0,50-0,75 м.

В процессе многолетних исследований в различных экологических условиях аридной зоны выявлено, что кормовые кустарники и полукустарники, введённые в культуру из природной флоры, характеризуются относительно быстрым ростом и развитием. К концу первого года жизни высота их равна в среднем 0,40-0,50 м, во втором—третьем годах жизни саксаул чёрный, черкезы Палецкого и Рихтера и чогон

1. Даты наступления фенологических фаз развития многолетних трав

Вариант Культура Годы Сев Всходы Возобновление вегетации Кущение (ветвление) Колошение (бутонизация) Цветение Уборка

1993 30,03 26,04 - 27,05 20,06 - -

1994 17,03 7,04 6,05 3,06 25,06

Волоснец 1997 10,03 - 10,05 25,05 25,06

2000 20,03 20,04 10,05 1,06 15,07

2002 13,03 10,04 6,05 30,05 25,06

1993 30,03 26,04 - 27,05 20,06 24,06 27,07

1994 17,03 7,04 10,05 8,06 30,06

Житняк 1997 10,03 - 14,05 25,05 6,07

2000 20,03 20,04 15,05 4,06 13,07

Отвал 2002 13,03 10,04 10,05 30,05 1,06

25-27 см 1993 30,03 26,04 - 27,05 20,06 24,06 27,07

1994 17,03 7,04 10,05 8,06 30,06

Кострец 1997 10,03 - 18,05 27,05 6,07

2000 20,03 24,04 17,05 6,06 13,07

2002 13,03 10,04 10,05 30,05 1,06

1993 30,03 26,04 - 24,05 12,06 24,06 27,07

1994 27,03 18,04 10,05 8,06 30,06

Эспарцет 1997 25,03 - 5,05 27,05 5,07

2000 - - - - -

2002 - - - - -

достигают 1,0—3,0, терескен, кейреук — 0,55— 0,80 м [3—7].

По данным морфологических характеристик и результатам конкурсного испытания, исследуемые виды достигали, в среднем, высоты: прутняк сорта Бархан — 0,56—0,70 м, терескен сорта Фаворит — 0,60—0,80 м, камфоросма сорта Алсу — 0,35—0,45 м, чогон — 0,55—0,80 м, кейреук — 0,40—0,55 м.

Наблюдения за ростом и развитием изучаемых растений позволили установить их вклад, в зависимости от видовых особенностей, в формирование надземной массы фитоценозов (табл. 2).

По нашим наблюдениям, всходы прутняка в первые месяцы после произрастания имели розеточную форму. Рост стебля на фоне быстрого формирования корневой системы был замедлен. Длина осевого стебля за 1,5 месяца доходила до 1,0—1,5 см. В конце апреля прирост главного стебля ускорялся. В пазухах каждого разворачивающегося листа закладывались пазушные почки. Из пазушных почек с 3—4 узла по 15—18

узел от основания стебля начиналось появление и рост боковых, генеративных и удлинённых вегетативных побегов, которые на десятки лет определяли форму и структуру кустов.

Главный осевой стебель и генеративные побеги сначала возникали из очень коротких междоузлий и в первое время оставались вегетативными. Затем, благодаря интенсивному росту, они образовывали длинные (1,0—2,0 см) междоузлия и формировали соцветия и новую группу вегетативных побегов. Рост основного стебля и генеративных побегов второго порядка продолжался до конца цветения — начала образования плодов.

В первые три дня после прорастания ги-покотиль интенсивно удлинялся, затем его рост замедлялся. Корень же интенсивно рос и углублялся в почву, что обеспечивало быстрое укоренение растения и являлось важным адаптивным свойством в аридных условиях.

На 5—8 день фотосинтезирующая функция переходила к листьям, и семядоли приобретали

\=

чогон

; X/ л* \у V „ V ¥ V \ К

/V \ V \ V V V V Л, , 1К.

1

А/ уу

камфоросма

Л

УУ * V * * >1 I К

I

кейреук

V V V о »МШЦ|Гк—

/V #»\ V V V V V VЫ! I \

' «V гД <у V V V V УМ |\

^ ^ у> МІ1ІІ к

прутняк

> V V V /Ч,ИК

тера

. . V V V N. а/\ і* V У

' V V V

V у V V

Л

£

у

Л, ^ ,

• Л» XV

пыреи

ШИ

типчак

£

Ч—

' 111 "ъГ I г^\ ' ' мГ 1 т‘ ‘ IX 1 X ''1 XI XII

месяцы

г — - Возобновление вегетации - кущение

- Кущение

- Колошение (бутонизация) - цветение

- Цветение - созревание плодов

эспарцет

ЖЕ

рг

11 - Созревание - конец вегетации

Рис. 1 - Фенологические спектры испытываемых растении

житняк

2. Параметры надземной части изучаемых растений в монокультуре, м

Сроки измерении П рутняк Терескен Камфоросма

высота диаметр кроны высота диаметр кроны высота диаметр кроны

Первый год вегетации

III декада марта 0,03 - 0,02 - 0,03 -

II декада апреля 0,06 - 0,06 - 0,04 -

III декада мая 0,11 - 0,18 - 0,10 -

II декада июля 0,33 - 0,40 - 0,17 -

III декада октября 0,42±0,02 0,22±0,04 0,48 0,32±0,04 0,16±0,02 0,22±0,02

Второй год вегетации

III декада октября 0,42±0,01 0,28±0,02 0,50±0,03 0,21±0,02 0,18±0,03 0,25±0,02

Третий год вегетации

III декада октября 0,40±0,01 0,28±0,02 0,54±0,02 0,29±0,03 0,10±0,03 0,18±0,01

3. Высота травостоя основных компонентов ценоза в вариантах опыта

Виды Высота (длина побегов) растений, мм

1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант

Терескен серый 508 522 541 -

Прутняк простёртый 482 488 485 -

Камфоросма Лессинга 348 351 364 -

Полынь Лерха 216 204 228 253

Пырей удлинённый - - 838 -

Житняк пустынный - 476 492 -

Мятлик луковичный 126 119 144 138

черты старения. В течение последующих 20 дней рост побега первого порядка был замедлен, междоузлия укороченные, происходил быстрый рост корневой системы. К концу первого месяца вегетации рост побега первого порядка ускорялся, формировал 6 метамеров, и растение достигало высоты 3—4 см. При благоприятных условиях к концу второго месяца вегетации длина побега достигала примерно 10 см, растение начинало ветвиться и переходило в имматурное возрастное состояние.

На имматурном этапе развития при достаточном водоснабжении растение характеризовалось быстрым ростом и интенсивным ветвлением: к середине июня побеги первого и второго порядков увеличивались до 35—50 см (в засушливые годы — 15—20 см). В августе интенсивный рост растений всех возрастных состояний прекращался, листья с нижних частей годичных побегов опадали.

Наблюдения за ростом терескена в условиях Прикаспия показали, что в первый год жизни у терескена развивалась главная ось длиной до 0,48 м, несущая — до 50 зелёных листьев. В результате её ветвления образовывалось 8—11 удлинённых боковых осей второго порядка, которые при удовлетворительных погодных условиях симподиально ветвились и формировали семена.

Молодая особь терескена (возраст 7 месяцев) характеризовалась следующими размерами: высота растения — 0,48 м, диаметр кроны — 0,32 м, диаметр корневой шейки — 20 мм.

Некоторые различия в показателях роста со второго по девятый годы вегетации автор объясняет метеоусловиями периода вегетации,

обусловливающими больший или меньший годичный прирост побегов.

В условиях Прикаспия высота чогона составила на третьем году жизни 0,59+0,12 м, при ширине кроны 0,20—0,25 м.

Хорошо растёт и развивается в аридной зоне кейреук, достигая 0,35—0,50 м высоты в первый же год жизни. Во второй и последующие годы вегетации высота оставалась примерно на таком же уровне. В условиях Прикаспия, по нашим данным, высота взрослых растений, в зависимости от погодных условий, составляла 0,22—0,45 м.

Учёт высоты травостоев агрофитоценозов 1997 г. создания показал, что наиболее интенсивным отрастанием среди полукустарников отличался терескен, более медленный рост характерен для прутняка и значительно отстала от них камфоросма (табл. 3).

На третий год жизни, когда произошла относительная стабилизация видового состава и структуры вариантов ценоза, высота травостоя основных видов в среднем составила: терескена

— 508—541 мм; прутняка — 482—488 мм; камфо-росмы — 347—351 мм; полыни — 204—253 мм. Из травянистых компонентов наибольшей высотой травостоя отличался пырей удлинённый

— 834 мм; житняк пустынный — 476—482 мм и мятлик луковичный — 119—131 мм.

Наблюдения за динамикой роста растений в первый год жизни в условиях поликомпонентных агрофитоценозов (табл. 4) также указывали на более интенсивный рост терескена. По уменьшающейся экспоненте следовали терескен, прутняк, камфоросма (длина побегов).

4. Динамика роста в первый год жизни в условиях поликомпонентных

пастбищ агрофитоценозов

Вариант Высота растений (длина побегов), мм

терескен прутняк камфо- росма житняк типчак мятлик

Терескен 100% 80±11 124±12

Прутняк 100% 87±10 131±18

Прутняк 50 + Терескен 50% 88±12 118±16 86±10 105±10

Прутняк 40 + Терескен 15 + Камфоросма 45% 87±10 118±18 85±8 97±10 105±12 115±12

Прутняк 50+ Терескен 25+ Типчак 25% 79±12 120±12 86±11 124±17 84±6 86±6

Прутняк 30 + Терескен 15 + Мятлик 30 + Камфоросма 10 + Житняк 15% 84±11 126±16 80±5 118±12 88±10 128±16 135±18 147±20 82±7 110±12

Прутняк 10 + Терескен30 + Камфоросма 10 + Житняк 15 + Мятлик 35% 82±12 115±15 88±12 148±15 97±11 130±15 111±11 160±15 86±6 112±10

Примечание: числитель — I декада июля; знаменатель — I декада сентября

Слабый рост кустарников можно объяснить неблагоприятными эдафическими и погодными условиями для их развития. В июле — августе наблюдалось массовое усыхание особей и отмирание верхних частей стебля.

Таким образом, общая продуктивность пастбищной экосистемы определяется не только индивидуальным адаптивным потенциалом растительных организмов, но и в большей степени интегральным адаптивным потенциалом пастбищной экосистемы в целом, формируемым эффектом взаимодействия сортов, экотипов, видов и жизненных форм кормовых растений, входящих в состав данной экосистемы. Более полное освоение экологической ниши и интенсификация использования ресурсов среды достигаются в тех пастбищных экосистемах, которые смоделированы по типу зональных биогеоцено-тических структур. Именно в таких пастбищных экосистемах наиболее полно реализуется прин-

цип взаимной дополняемости видов кормовых растений на основе дифференциации ниш. Литература

1. Алимаева Л.Н. Биология прорастания семян терескена // Семеноводство, биологическая оценка селекционируемых кормовых растений и их возделывание в Казахстане. Алма-Ата, 1983. С. 75-82.

2. Алимаева Л.Н. Плоды и семена прутняка и терескена серого // Создание и использование сенокосов и пастбищ в пустынной и полупустынной зонах. Алма-Ата, 1981. С. 139-150.

3. Шамсутдинов З.Ш., Назарюк Л.А. Введение в культуру и селекция новых кормовых растений в зоне пустынь и полупустынь // Каракулеводство. 1976. Вып. 5. С. 226-228.

4. Шамсутдинов З.Ш. Семеноводство пустынных пастбищных растений. Ташкент: ФАН, 1974. С. 52-63.

5. Шамсутдинов З.Ш. Дикорастущие кормовые растения и их роль в повышении урожайности пустынных и полупустынных пастбищ СССР // Материалы конф. по кормопроизводству. М., 1969. С. 18-25.

6. Шамсутдинов З.Ш. Проблемы интродукции и селекции кормовых культур в аридных районах СССР // Вестник сельскохозяйственной науки. 1982. №12. С. 99-107.

7. Иванов В.М., Устименко А.Н. Перезамещение склонных земель злаково-бобовыми травостоями в подзоне светлокаштановых почв Волгоградской области // Известия Нижне-Волжского агроуниверситетского комплекса. 2007. №3(7). С. 6-9.