Мониторинг формирования культурфитоценоза криолитозоны аласов Вилюйского бассейна Якутии

Мониторинг формирования культурфито-ценозов, влияние антропогенных факторов на их продуктивное долголетие в зоне криолитозоны проводятся единично. В кризисных условиях минимализация обработки почвы в сочетании с высокой продуктивностью, кроме научного интереса, имеет большой практический смысл.

Целью работы является мониторинговое исследование эколого-биологических особенностей формирования культурфитоценоза, продуктивности и характера дифференциации его популяций по возрастному и жизненному состоянию в зависимости от уровня минерального питания.

В задачи исследований входят:

• -    изучение закономерности смены растительного сообщества в зависимости от уровня минерального питания;

• -    выявление продуктивного долголетия старосеяных травостоев с учетом хозяйственной целесообразности их использования.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях криолитозоны проводятся мониторинговые исследования луговых культурфитоценозов (тридцать второй – тридцать пятый годы жизни) по фону различного уровня питания растений. Исследования проводятся в аласной зоне левобережья Вилюй-ского бассейна, Республики Саха (Якутия).

Климат района исследований резкоконтинентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет – 8,80С. Сумма положительных температур выше +50С – 15990С. Среднемноголетняя сумма осадков 240 мм, из которых 190

Федорова Александра Ивановна, младший научный сотрудник лаборатории биологии луговых растений выпадает в период вегетации растений [1]. Глубина сезонного оттаивания почвы 140-170 см.

Почвы опытного участка – мерзлотные, черноземно-луговые, слабозасоленные, среднесуглинистые. Мощность гумусового горизонта достигает 17-24 см, с содержанием гумуса 4,63% в верхнем 0-20 см слое, содержание подвижного фосфора среднее, подвижного калия высокая.

Многофакторный полевой эксперимент заложен в 1974 г. в четырех кратной повторности. Опытный участок разделен на три блока (режим увлажнения) и три яруса (уровень минерального питания). В каждом блоке в 4-х повторностях произведен посев костреца безостого, пырейника волокнистого, пырейника сибирского и их смеси. Режим увлажнения на уровне 80-90% НВ, 60-70% НВ и богара поддерживался до 1991 г. Фон уровня минерального питания составляет: 1 ярус – N 62 P 60 K 11 , 2 ярус – N 202 P 175 K 48 , 3 ярус – N 318 P 362 K 139 . Удобрение ежегодно вносятся в 2 срока: весной в период отрастания трав – 2/3 дозы и после первого укоса – 1/3 дозы. Площадь делянки 1 порядка (вид фитоценоза) 210 кв.м., площадь делянки 2 порядка (удобрение) – 840 кв.м., 3 порядка (увлажнение) – 2640 кв.м. Общая площадь опытного поля – 4,0 га. Учет и наблюдения проводятся по общепринятым методикам [3]. Результаты наших исследований охватывают 32-35-й годы использования лугового культурфитоценоза (2006-2009 гг.).

Ежегодное внесение различных норм минеральных удобрений оказывает существенное влияние на формирование видового состава культурфитоценоза (рис. 1-3). На 32-м году исследований в засушливом 2006 г. при ежегодном внесении общепринятых (средних) норм минеральных удобрений сформировалась пырейномятликовая ассоциация (соответственно 55,6% и 25,4%). Эта закономерность совпадает с данны- ми Денисова Г.В. и Стрельцовой В.С. [2], полученными на восьмой и последующие годы исследований. В последующие более благоприятные годы в составе травостоя увеличивается доля ячменя короткоостого (до 23,0-27,2%). Происходит это за счет снижения участия пырея ползучего и мятлика лугового.

На удвоение нормы минеральных удобрений положительно отзываются пырей ползучий и ячмень короткоостый, который становится субдоминантом культурфитоценоза за 32-35 годов использования (14,0-34,2%). В отдельные годы (2007 г.) активизируется лисохвост луговой – до 22,3%. Соответственно, снижается содержание группы разнотравья. Ежегодное внесение максимальных норм минеральных удобрений способствует дальнейшему стабильному доминированию пырея ползучего (до 71,475,0%). Лишь в засушливый 2006 г. отмечена вспышка активности мятлика лугового, ставшего доминантом растительного сообщества. Ячмень короткоостый во все годы твердо занимал свою нишу в ценозе на уровне 11,2-21,5%. Лисохвост луговой и виды разнотравья не имеют практического значения в формировании куль-турфитоценоза 32-35 годов использования.

Таким образом, формирование культурфи-тоценоза зависит от регулируемого фактора – норм минерального удобрения. Наиболее отзывчив на него пырей ползучий.

Рис. 1. Динамика ботанического состава культурфитоценоза – минимальный уровень внесения минерального удобрения

Рис. 2. Динамика ботанического состава культурфитоценоза – средний уровень внесения минерального удобрения

Уровень питания максимальный

N318 Р362 К189

mrw,i исспвдовакем

Рис. 3. Динамика ботанического состава культурфитоценоза – максимальный уровень внесения минерального удобрения

На четвертом десятке лет ведения исследований по первоначально заложенной схеме трехфакторного опыта (видовой состав сеяного луга, режимы увлажнения и питания), эффективно действующим изучаемым фактором остался один – влияние различных норм минеральных удобрений. Согласно исследованиям предыдущих авторов [2], наступление стадии лугового культурфитоценоза приходится на 1985 г., или на десятый год использования травостоя. Дальнейшие исследования показывают, что стадия (сукцессия) культурфитоценоза может продолжаться длительный период.

Как и ожидалось, ежегодное внесение минеральных удобрений оказывает положительное влияние на продуктивность культурфитоценоза. Так, внесение минимальной нормы минеральных удобрений (N₆₂P₆₀K₁₁) позволило в жестких условиях 2006 года поддержать продуктивность культурфитоценоза на уровне 423 г/кв.м. сырой фитомассы. Внесение оптимальной нормы минеральных удобрений (N 202 P 175 K 48 ), даже в условиях данного года, позволило повысить продуктивность луга на 255 г/кв.м. (160,0%) и довести до 678 г/кв.м. зеленой массы. Дальнейшее повышение нормы удобрения привело к снижению продуктивности культурфитоценоза на 154 г/кв.м. зеленой массы, по сравнению с оптимальным режимом питания. В 2007 г. средняя продуктивность фитоценоза составила 902 г/кв.м. сырой фитомассы, что на 360 г/кв.м. (166%) выше уровня 2006 г.. По сравнению с минимальными нормами минерального удобрения, внесение оптимальных (N 202 P 175 K 48 ) норм позволило повысить продуктивность культур-фитоценоза на 137%, или на 256 г/кв.м. зеленой массы. Если в условиях 2006 г. внесение максимальных норм минеральных удобрений (N 318 P 362 K 139 ) несколько снизило продуктивность луга по сравнению с оптимальным, то в 2007 г. максимальные нормы удобрений способствовали дальнейшему росту продуктивности куль-турфитоценоза до 1076 г/кв.м. сырой фитомассы. Прибавка составила по сравнению со средним и оптимальным режимом питания соответственно 389 и 133 г/кв.м. или на 157 и 114%%. Обильные, своевременные осадки и благоприятный температурный режим воздуха 2008 г. способствовал повышению продуктивности куль-турфитоценоза 2008 г. до 1045 г/кв.м. сырой фитомассы, что выше показателей 2006 и 2007 гг. соответственно на 501 и 143 г/кв.м., или на 192 и 116%.

Внесение минимальных норм минеральных удобрений позволило повысить продуктивность культур фитоценоза 33-го года использования до 828 г/кв.м. зеленой массы. Весеннее внесение оптимальных и максимальных норм минеральных туков дало прибавку 166 и 446 г/кв.м. сырой фитомассы, по сравнению с минимальными нормами удобрения. Метеорологические условия 2009 г. во многом были схожи с предыдущим годом и были благоприятны для роста и развития многолетних трав. Благодаря этому в полной мере проявил себя фактор минерального питания. В целом продуктивность культурфитоценоза возросло до 1190 г/кв.м. зеленой массы и превышает показатели 2006 г. на 218%. В первую очередь это связано с комплексным действием климатических и антропогенных факторов.

Продуктивность культурфитоценоза 35-го года использования приблизилась к средней продуктивности его в начальной стадии куль-турфитоценоза – 11-20-й годы использования (средняя продуктивность – 1257 г/кв.м. сырой фитомассы) [2]. Как и в предыдущие годы, прослеживается закономерность повышения продуктивности луга с повышением норм минерального питания. Так, при среднем уровне удобрения продуктивность культурфитоценоза 35-го года использования составило 1069 г/кв.м., что выше предыдущего года на 241 г/кв.м. или на 129%. Увеличение нормы питания до оптимального повысило продуктивность луга лишь на 120%, или на 166 г/кв.м. В условиях данного года наиболее эффективной была максимальная норма минерального удобрения. Прибавка продуктивности по сравнению со средней нормой составила 446 г/кв.м., или 154%.

Таким образом, наши исследования показывают высокую эффективность различных норм минеральных удобрений для поддержания высокой и стабильной по годам продуктивности культурфитоценоза 32-35-го годов использования, поддерживаемых на уровне начальной стадии культурфитоценоза (11-20-е годы использования), уступающие стадии агрофитоценоза лишь на 524 г/кв.м. или на 31%. Исходная продуктивность луга до закладки экспериментов в 1973 г. составляла 360-480 г/кв.м. зеленой массы. Благодаря комплексному применению агротехнологии создания сеяных лугов и поддержанию культурфитоценоза на протяжении 35 лет поддерживается на уровне выше исходного в 2,6-2,8 раза.

Таблица. Влияние длительного внесения минеральных удобрений на продуктивность культурфито-ценоза 32-го – 35 –го годов использования (зеленой массы (г/м²)

Режимы питания	Годы исследований				Средняя продуктивность
	2006	2007	2008	2009
(N 62 P 60 K 11 ) минимальный	423,4	687,0	828,0	1069,0	752,0
(N 202 P 175 K 48 ) оптимальный	678,3	943,0	994,0	1171,0	946,0
(N 318 P 362 K 189 ) максимальный	524,0	1076,0	1274,0	1329,0	1051,0

Выводы: формирование высокопродуктивного злакового травостоя со стабильным до-минантом – пыреем ползучим (Elytrigia repens), ячменем короткоостым (Hordeum brevisubu-latum) достигается при ежегодном внесении минеральных удобрений. В условиях криолитозоны возможно длительное (до 35 лет и более) поддержание продуктивного лугового культур-фитоценоза при минимализации обработки почвы и средств.