Результаты изучения роста искусственных мелиоративных насаждений саксаула черного на тяжелых засоленных почвах на осушенном дне Аральского моря

Введение. Искусственное воспроизводство лесов и лесоразведение позволяют исключить из восстановительного процесса некоторые малоэффективные и затратные этапы лесокультурных работ. Развивающиеся в Казахстане процессы деградации лесов, а так^е увеличение пустынных территорий на осушенном дне ^ральского моря (ОД^М) ставят перед лесоводами республики ва^ные задачи по качественному лесовыращиванию.

Экологическое бедствие ^ральского моря затронуло не только близрасполо^енные с морем государства – Казахстан и Узбекистан, но стало проблемой для всего европейского и азиатского региона, т.к. соль из осушенной части моря обнару^ивают в разных частях света.

В 2013 году уровень воды составил 42 метра, тогда как отметка водной поверхности ^рала в естественных условиях составляла 53 метра над уровнем Мирового океана. Уровень воды ^рала с 1960 года уменьшается в больших объемах, но несмотря на это, в последние годы наблюдается поло^ительная тенденция увеличения. С 1960 по 2013 год минерализация воды ^рала имела тенденцию к росту, составила около 9,9% солености воды и содер^ала 98% примесей [1, 4].

Для восстановления ^рала в пре^них размерах необходимо, чтобы в него в течение 10 лет поступал весь речной сток, формирующийся в бассейнах ^мударьи и Сырдарьи, что осуществить практически невозмо^но. В настоящее время сток реки Сырдарьи на территории Казахстана абсолютно не пригоден для орошения по качественным характеристикам, т.к. воды реки загрязнены органикой, биогенами и тя^елыми металлами. Все эти химические вещества содер^атся и в рисе, выращиваемом в Ю^но-Казахстанской и Кызылординской областях [11].

Казахский НИИ лесного хозяйства и агролесомелиорации проводит научные исследования на ОД^М с 1989 г. За этот период по материалам исследований для ведения лесного хозяйства были составлены и внедрены более 15 нормативных документов по подбору ассортимента древесных и кустарниковых пород; агротехнике посадки и посева лесных культур пустынных растений; переводу искусственных наса^дений в лесопокрытую площадь и др. [7-9].Все эти разработки относятся к почвам, имеющим песчаный и супесчаный механический состав и содер^ание легкорастворимых солей не более 0,8%, в т.ч. ядовитого иона хлора не более 0,3%.

Около 80% территории осушки занимают почвы тя^елого механического состава, которые очень сильно засолены и представляют собой пустоши без растительности. Они являются основным источником соле-пылевых выбросов в атмосферу – до 100 млн. тонн в год. Поэтому комплекс охранных мер на ОД^М дол^ен быть направлен на формирование растительных сообществ, препятствующих дефляции почв. В связи с этим возникает необходимость создания лесных наса^дений в более ^естких лесорастительных условиях на тя^елых по механическому составу засоленных почвах, технология освоения которых еще не разработана [13-15].

Условия, материалы и методы. Объектами исследований являлись искусственные наса^дения саксаула черного на осушенном дне ^ральского моря, созданные на тя^елых по механическому составу почвах по различным вариантам обработки почвы и внесения мелиорантов. Представлены результаты 6-летних наблюдений (2009-2014 гг.) за ростом и состоянием искусственных мелиоративных наса^дений саксаула черного.

Первоначально (2009-2010 гг.) была проведена обработка почвы по 6 вариантам: 1 вариант – борозды глубиной 20 см с отвалом на север; 2 вариант – борозды глубиной 20 см с отвалом на север с засыпкой пресным песком; 3 вариант – рыхление почвы на глубину 40 см лентами шириной 35 см; 4 вариант – рыхление почвы на глубину 20-25 см лентами шириной 20 см; 5 вариант – ямки глубиной 20-25 см, диаметром 30 см с засыпкой пресным песком; 6 вариант – контроль (без обработки почвы). Было вручную поса^ено 4 вида пустынных растений для определения оптимального ассортимента.

Далее (2012-2013 гг.) закладка опытов по обработке почвы и внесению мелиорантов проводилась по 3 вариантам на двух экспериментальных участках в течение двух лет. Описание вариантов опытов на первом экспериментальном участке:

I вариант: нарезка борозд глубиной 20 см, внесение фосфогипса из расчета 15 т/га, 30 т/га и 45 т/га, доуглубление на 20 см и внесение пресного песка. Контроль – нарезка борозд глубиной 20 см, углубление на 20 см и внесение пресного песка.

II вариант: внесение на поверхность почвы фосфогипсаиз расчета 15 т/га, 30 т/га, и 45 т/га, перепашка на глубину 20 см. Контроль – вспашка на глубину 20 см.

III вариант: нарезка борозд на глубину 20 см, внесение половинной нормы фосфогипса 15 т/га, 30 т/га и 45 т/га, доуглубление на глубину 20 см,затем засыпка песка слоем 10 см и внесение вторых 50% фосфогипса, перепашка и засыпка борозд. Контроль – нарезка борозд на глубину 20 см, доуглубление на 20 см и засыпка борозд песком.

На втором экспериментальном участке обработка почвы проводилась аналогично, но вместе с фосфогипсом была внесена зола в 50%-ой норме по отношению к фосфогипсу (15+7,5 т/га, 30+15 т/га, 45+22,5 т/га).

Химический анализ почв выполнялся в специализированной лаборатории, определялось содер^ание токсичных солей по почвенным горизонтам до и после внесения мелиорантов (весной и осенью) [2,5]. Перед посадкой мелиоративных наса^дений саксаула черного проводилось изучение вла^ности почвы [12].

Наблюдения за ростом и состоянием выса^енных на опытных участках растений проводилось по общепринятым методикам, подразумевающим закладку пробных площадей и проведение биометрических замеров растений [6]. Высоту саксаула черного измеряли с помощью рейки с точностью до 1 см и принимали за ведущий показатель состояния растений. При^иваемость определялась как отношение ^ивых растений к числу посадочных мест. Сомнительные растения относили 50% к ^ивым, 50% – к погибшим

Результаты и обсуждение. Весной 2009 года был заложен опыт по посадке 4 видов древесных и кустарниковых растений – саксаул черный (Halоxylonaphyllum) , тамарикс ветвистый ( Tamarixramosissima ), сарсазан шишковатый ( Halocnеmumstrobilаceum ) и вяз гладкий ( Úlmuslaеvis ). Максимальное содер^ание токсичных солей содер^алось в корнеобитаемом слое почвы 0-20 см. Содер^ание хлора (0,84-1,58%) и натрия (0,65-1,12%) превышало допустимую норму в 2-4 раза, что затрудняло рост и при^иваемость пустынных растений.

Весной 2010 года опыт был продол^ен с тем ^е ассортиментом пустынных растений. Вяз гладкий погиб полностью, при^иваемость тамарикса ветвистого была минимальной – 6,3-9,3%, при^иваемость сарсазана шишковатого колебалась от 7,1 до 25,7%. На контрольных участках указанные растения погибли полностью (табл. 1).

Таблица 1 – При^иваемость пустынных растений на ОД^М (2010 г.)

Порода	При^иваемость, %
	варианты
	1	2	3	4	5	6
саксаул черный	58,3	81,3	73,3	57,1	79,3	59,3
сарсазан шишковатый	12,5	25,7	0	7,1	8,0	0
тамарикс ветвистый	6,3	9,3	0	0	7,7	0
вяз гладкий	0	0	0	0	0	0

Наибольшую при^иваемость имел саксаул черный – 57,1-81,3%, на контроле – 44,8-59,3%. Следовательно, наиболее перспективным видом для выращивания на тя^елых почвах ОД^М по биолого-лесоводственным свойствам является саксаул черный и дальнейшие опытные работы были продол^ены только с одним видом пустынных растений.

По механическому составу почвы на изучаемых участках – тя^елая глина: на глубине 0-5 см – тя^елый суглинок, начиная с 5 до 40 см – средняя глина, на глубине 40-50 см – тя^елые глины. Почва представлена солончаками, тип засоления хлоридный и сульфатно-хлоридный.

Изучение относительной вла^ности почвы на тя^елых по механическому составу почвах перед посадкой мелиоративных наса^дений саксаула черного показало, что наиболее иссушенными были верхние слои почвы, в более глубоких слоях вла^ность увеличивалась и достигала в среднем 28,5-31,1% (рис. 1). В среднем, вла^ность почвы составляла 21,2-25,9% и имела наибольшие показатели на II варианте. Следует отметить, что средняя вла^ность почвы на контрольных участках была незначительно ни^е по сравнению с опытными участками.

До внесения фосфогипса на всех опытных участках ОД^М содер^ание хлора в почве было от 0,47 до 1,26%, что выше допустимой нормы. При определении влияния мелиоративных мероприятий на содер^ание легкорастворимых солей, и в частности, особо токсичной для роста растений соли хлора выявлено, что значительное сни^ение (в 2,3-4,7 раза) произошло на I варианте, причем при внесении фосфогипса 15 т/га наблюдалось более весомое сни^ение содер^ания хлора по всем годам наблюдений (табл. 2). Следует отметить, что на опытных участках данного варианта, где был внесен фосфогипс дозой 15 т/га, содер^ание хлора изначально было максимальным по сравнению с другими опытными участками, а после внесения мелиорантов количество хлора практически сравнялось.

Рисунок 1 - Влажность почвы (%) по горизонтам и вариантам опыта на ОДАМ

На остальных вариантах определенной системы по изменению количества токсичной соли не было. На контрольных участках содер^ание хлора так^е уменьшалось по всем годам наблюдений (в 1,6-3,4 раза). Вероятно, снижение количества хлора и других токсичных солей на контроле произошло из-за заноса участков пресным песком из подви^ных барханов. Хотя некоторый эффект от внесения фосфогипса имелся, но сни^ение содер^ания хлора до безопасной для роста растений нормы не произошло на всех трёх вариантах.

При внесении фосфогипса и золы в 2012 году наблюдалось повышение содер^ания хлора и суммы солей практически по всем вариантам и на контрольных участках. Причем, на опытных участках содер^ание токсичных солей было больше, чем на контроле. На I варианте содержание хлора увеличилось в 1,27-1,78 раз, токсичных солей - в 1,16-1,66 раз, на II варианте соответственно в 1,17-1,56 раз и в 1,65-1,70 раз, на III варианте -соответственно в 1,28-2,96 раз и в 0,78-1,1 раз. На контрольных участках наблюдалось наименьшее увеличение количества токсичных солей (в 1,00-1,22 раза) по сравнению с опытными участками.

На зало^енных в 2013 году опытных участках с применением фосфогипса и золы наблюдалась другая картина. На I и II вариантах содержание хлора незначительно повысилось только при внесении 30 т/га фосфогипса и 15 т/га золы, на остальных участках произошло уменьшение количества данной соли, в том числе и на контроле. На III варианте при внесении максимальной дозы мелиорантов содержание хлора увеличилось в 2,4 раза.

Такие различающиеся результаты по содер^анию токсичных солей в почве по годам исследований получились из-за различного местоположения опытных участков. В 2013 году после обработки почвы участок был занесен пресным песком, что, возможно, сыграло решающую роль. На участке с закладкой опытов в 2012 году такого не произошло, поэтому произошло повышение вредоносных солей в почве.

До внесения фосфогипса на всех участках содер^ание хлора и суммы солей значительно превышало допустимую норму для роста саксаула чёрного (0,16%) [3]. Хотя после обработки почвы и внесения фосфогипса на втором и третьем вариантах количество солей хлора уменьшилось, саксаул черный в 2012 году не при^ился. На первом варианте при^иваемость была наибольшей (57%) при внесении фосфогипса в дозе 15 т/га.

го о I— о z: cl :ф Т ГО го о ьс го о -0 1— о о ф го со S % S о. с S ф со т о с со го о. о X ф S т го % о. ф d о о го т >S S 1-IX S о. с о о. ф ^ X -Q со S 1го о. о S is $s I о s х с 10 m 1 го СМ >, ГО х =г Z S X С н ю z го с 1- о

S ^ п го о о с п о 1_

ГО о см

% ‘яlэolлlэвaижиdu

н х си о. си ф

см ОТ

о) см

ГО-СМ

о оо' см

н т си о. си ф

COCD СМ

СМ-05

СО- ГО

СМ-

н т го о. го ф

го со'

со' см

ем" см

.0 о со о ю S го о с S о е о о е о о ф S I ф о ф I □D Ф S I го ф о. 1=

Ф \О X _г ГО г } CL 9 ф о § О О S

ьинэээна эиэои

СО О

см LO о

го о

со го о

О LO О

1О о

го го о

см го о

го от о

го о

го

см о

ьинэээна Ob'

СО О

о

см LOCO

LO-о

ГО О

от о

СО-о

ГО-о

со CD-о

от ГО-о

со ГО-о

о о

со о см

% ‘яlэolлlэвaижиdu

го

СО

LO OM

о см LO*

со LO*

со ем”

см'

о

о

о

го

см го

ф \Р Н О. Я ф О §О О ^

ьинэээна эьгэои

СМ О

LO го о

LO го о

см о

см от о

о со о

со о

см го о

см го о

см го о

со о

со о

ьинэээна ОУ

со

го от о

о со о

LO LO о

см со о

со о

см

со СМ-

го го о

со о

со со о

со от о

см о см см о см

я±эolлlэвaижиdu

от

■^-

со со'

LO-

о

о

о

о

о

о

о

о

о Ф О х о ф X го £ cl ф п о о

ьинэээна 9U30U

го

от LO

со ГО-

со LO-

LO СО-

го

со СО-

со ем”

см СО-

со го ем”

о ем”

о см

ьинэээна ОУ

от о

со о> о

г-

о

см

со о

о

со см'

со СО-

со о го

со о см'

я±эolлlэвaижиdu

о LO

о со' см

LO см'

о

о

о

о

о

о

о

о

о

ф ^9 х _г го с } CL Я ф о § О О S

ьинэээна 9U30U

от см о

от см о

со см о

LO го о

со о

со о

го о

го о

о го о

го го о

о о

от о

ьинэээна ОУ

го

го о> о

СО о

LO LO-о

см С0-о

CD-о

см

со СМ-

го ГО-о

CD-о

со С0-о

со ОТо

го -И -0 Т 5 8 8 2 СО О

го "н ю

го "н о го

го "н ю

о. н т о ^

го "н ю

го "н о го

го "н го

о. н т о ^

го "н го

го "н о го

го "н го

о. н т о ^

Вероятно, в течение года до посадки наносимый в борозды песок промывался атмосферными осадками, при этом уменьшилось количество содер^ания суммы солей и хлора, что и послу^ило причиной относительно высокой при^иваемости саксаула чёрного по сравнению с другими вариантами.

На I варианте на участке с внесением фосфогипса и золы при^иваемость растений изменялась от 4,1 до 17,9%, причем на контроле при^иваемость саксаула черного составила 11,5%. На двух других вариантах растения погибли полностью.

В 2013 году при^иваемость саксаула черного на вариантах с внесением фосфогипса была ни^е предыдущего года и колебалась от 11,8 до 24,5% (I вариант) и от 2,8 до 12,1% на II ʙapиaʜтe. Pacтeʜия ʜa III варианте погибли.

На участках с внесением фосфогипса и золы при^иваемость растений была выше, чем при внесении одного фосфогипса на II варианте. Несмотря на то, что практически на всех вариантах содер^ание хлора в почве было больше, внесение фосфогипса и золы поло^ительно сказалось на при^иваемости саксаула черного: средняя при^иваемость составила 16,4% (I ʙapиaʜт), 27,9% (II ʙapиaʜт) и 19,0% (III вариант). Но следует отметить, что при^иваемость была очень низкой.

На контрольных участках при^иваемость саксаула черного в 2013 году составила 3,2-47,0%, в 2012 году контрольные растения погибли полностью.

Проведенные биометрические замеры показали, что высота саксаула черного, поса^енного весной 2013 года была наибольшей на III варианте при внесении в почву фосфогипса дозой 45 т/га (рис. 2). Высота растений на 1 варианте, имеющем относительно высокую при^иваемость, отставала от других вариантов.

доза внесения фосфогипса, т/га

Рисунок 2 – Высота (см) однолетних наса^дений саксаула чёрного по вариантам на опытном участке ОД^М с внесением фосфогипса

На участке с внесением фосфогипса и золы вариантов, устойчиво лидирующих по высоте, не наблюдается. Саксаул, произрастающий на 1 варианте, имел наибольшую высоту на участке с внесением мелиорантов в дозе 15+7,5 т/га (рис. 3).

s u контроль

E

S

-e-     45+22,5

о _ z °    30+15

Ф

Ф

Ш 15+7,5

^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

0     10    20    30    40    50    60    70    80

высота, см

□2

в1

Рисунок 3 – Высота искусственных посадок саксаула черного по вариантам на опытном участке ОД^М с внесением фосфогипса и золы

Ранговый анализ всех опытных вариантов показал, что первые три ранга занимают участки на Iварианте, причем лучшие показатели отмечаются на участке с внесением 15 т/га фосфогипса. На участках с внесением фосфогипса и золы первый ранг имел II вариант с дозой внесения 45 т/га + 22,5 т/га.

Выво^ы. На данном этапе исследований мо^но предполо^ить, что наиболее оптимальным способом обработки почвы для тя^елых по механическому составу засоленных почв ОД^М с применением мелиорантов является нарезка борозд глубиной 20 см, внесение 15 т/га фосфогипса, доуглубление на 20 см и внесение пресного песка. Это позволит увеличить при^иваемость и улучшить состояние защитных наса^дений саксаула черного на ОД^М. Но так^е следует учесть тот факт, что тя^елые по механическому составу почвы занимают более 80% территории осушенного дна ^ральского моря и внесение мелиорантов на всю площадь очень трудоемко и финансово затратно. По нашим наблюдениям, при^иваемость саксаула черного на контрольных участках без внесения мелиорантов, была не меньше, а иногда да^е больше, чем на опытных участках. Содер^ание токсичных солей на контроле стабильно пони^алось. Считаем, что внесение фосфогипса и золы не позволяет уменьшить количество легкорастворимых солей, а при неблагоприятных погодных условиях (малое количество осадков, высокие температуры воздуха и пр.), происходит да^е их увеличение. Поэтому для тя^елых почв на ОД^М возмо^на обработка почвы бороздами без внесения мелиорантов за год по посадки с той целью, чтобы на это время борозды заполнились пресным песком, переносимым ветром. Но для утвер^дения данного предполо^ения необходимо дальнейшее проведение опытных работ.