CC BY
83
УДК 633.2: 631.559
БОТАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛУГОВЫХ ТРАВОСТОЕВ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ
В. Н. ВОЛОШИН
Национальный научный центр «Институт земледелия НААН Украины» пгт. Чабаны, Киевская область, Украина, 08162, e-mail: voloshun.v@ukr.net.
(Поступила в редакцию 13.01.2017)
Повысить эффективность животноводческой отрасли и создать для нее стабильную кормовую базу можно путем выращивания многолетних луговых травостоев - этому посвящены наши исследования. Научная новизна исследования заключается в том, что впервые для условий северной части Правобережной Лесостепи Украины научно обоснованы способы восстановления луговых угодий на серых лесных почвах путем спонтанного самозаростания и залужением с использованием злаковых и бобово-злаковых травосмесей, а также показаны особенности роста луговых растений, трансформации и продуктивности исследуемых травостоев. Установлено, что лучшим способом создания высококачественных и высокопродуктивных травостоев в данных экологических условиях является посев бобово-злаковых травосмесей. Внесение N140 положительно отражалось на ботаническом составе перелогов и сеяных, в первую очередь, бобово-злаковых травостоев за счет выпадения бобовых компонентов и увеличения доли злаков. Наличие бобовых компонентов в бобово-злаковых травостоях, как и внесение азотных удобрений на злаковый травостой положительно влияло на химический состав и соответственно кормовую ценность корма по сравнению с сеяным злаковым травостоем без внесения удобрений за счет увеличения содержания сырого протеина. Между разнотипными травостоями в варианте без удобрений наиболее продуктивным оказался люцерно-злаковый травостой, который при двуукосном использовании обеспечил получение с 1 га 8,10 т сухой массы и 5,13 т / га кормовых единиц, а при четырехукосном - соответственно 7,41 и 6, 35 т / га, что в 2,1-2,3 раза больше по сравнению с сеяным злаковым травостоем. Уровень накопления симбиотического азота люцерной посевной колебался в пределах 142-154 кг / га. При четырехукосном режиме использования в травостоях больше накапливалось сырого протеина и меньше сырой клетчатки, чем при двуукосном.
Ключевые слова: ботанический состав, продуктивность, многолетние травы, перелог, бобово-злаковые и злаковые травостои, удобрения.
Our research hopes to increase the efficiency of livestock sector and create a stable feed base for it by growing perennial meadow grasses. The scientific novelty of the research is that for the first time for the conditions of the northern part of the Right-bank Forest-Steppe of Ukraine we have scientifically based methods of restoration of meadow lands on gray forest soils by means of spontaneous self-seeding and meadowing with the use of cereal and legume-cereal grass mixtures. We have also shown features of growth of meadow plants, transformation and productivity of the studied grasses. We have established that the best way to create high-quality and highly productive grasses in these ecological conditions is the sowing of legume-cereal grass mixtures. Application of N140 positively influenced the botanical composition of meadows and grasses sown primarily by legumes and cereals due to the fall-out of bean components and an increase in the proportion of cereals. The presence of leguminous components in legume-cereal grasses, as well as the application of nitrogen fertilizers for cereal grasses, had a positive effect on the chemical composition and, consequently, the feed value of fodder as compared to the sown cereal grasses without the application of fertilizers, primarily due to increased content of raw protein. Among different types of grasses in the variant without fertilizers, the most productive was alfalfa-cereal grass, which, when used twice, provided 8.10 tons of dry weight and 5.13 t / ha offodder units per hectare, and when used four times - correspondingly 7.41 and 6.35 t / ha, which is 2.1-2.3 times more than the yield of sown cereal grass. The level of accumulation of symbiotic nitrogen by alfalfa fluctuated within the limits of 142-154 kg / ha. Grasses harvested four times accumulated more raw protein and less raw fiber than those harvested twice.
Key words: botanical composition, productivity, perennial grasses, meadow, legume-cereal and cereal grasses, fertilizers.
Введение
В условиях техногенной нагрузки и, в частности, применения высоких доз минеральных удобрений луговые растения исчезают из состава их фитоценоза, обедняется видовое разнообразие [1]. Снижение продуктивности сенокосов и пастбищ происходит из-за распространения в составе фитоценоза дикорастущих злаков и разнотравья.
Важным направлением интенсификации луговодства является повышение продуктивности вырожденных старосеяных травостоев за счет обогащения их ценными видами трав и улучшения условий питания, что позволяет экономить на капитальных вложениях при коренном улучшении [2]. Улучшать видовой состав таких травостоев можно путем проведения подсева трав в дернину [3]. Чаще всего рекомендуется улучшать старосеяные разнотравные травостои подсевом многолетних бобовых трав.
В связи с исключением из интенсивного возделывания под лугопастбищные угодья значительных площадей малопродуктивных пахотных земель особую актуальность приобретает вопрос об определении оптимального ботанического состава и продуктивности луговых травостоев при различных системах удобрения и режимах использования [4].
Ботанический состав является доминирующим фактором формирования урожайности как природных, так и сеяных луговых травостоев, их долголетия и качества корма.
Рядом исследователей [5-8] установлено, что ботанический состав сеяной травосмеси зависит от многих одновременно действующих факторов (агротехнических, климатических, биологических и др.).
Для получения максимально высоких урожаев залужение следует проводить бобово-злаковыми травосмесями. Такие угодья считают перспективными не только из-за высокой продуктивности - они повышают качество корма, уменьшают совокупные энергетические и финансовые затраты. Бобово-злаковые травосмеси являются основным источником поступления кормового белка [9].
Основными компонентами сложных фитоценозов являются злаковые и бобовые многолетние травы, и разнотравье. В составе любого травостоя всегда есть разнотравье. Оно способно как ухудшать, так и улучшать качество корма. Исследованиями ряда ученых установлено, что при внесении минеральных удобрений можно формировать травостой с разным ботаническим составом [10-12]. Фос-форно-калийные удобрения способствуют распространению бобовых компонентов, а дополнительное применение азота усиливает рост злаков. Одностороннее пастбищное использование или применение только азотных или фосфорных удобрений приводит к замещению верховых злаков овсяницей красной, полевицей обыкновенной и другими низовыми травами [13]. Проблеме формирования ботанического состава и его влияния на продуктивность луговых травостоев ученые уделяли много внимания. Однако требует детального изучения вопрос оптимального ботанического состава и продуктивности луговых травостоев при различных системах удобрения и режимах использования.
Целью наших исследований было - определить ботанический состав и продуктивное долголетие старосеяных и улучшенных луговых травостоев на серых лесных почвах.
Основная часть
Исследование в рамках поставленной проблемы проводилось на базе стационарного опыта в отделе кормопроизводства и луговодства Национального научного центра «Институт земледелия Национальной академии аграрных наук». Опыт заложен в 2013 г. путем подсева бобовых и злаковых трав в старосеяный злаковый травостой с внесением соответствующих доз удобрений. Были использованы районированные сорта бобовых и злаковых трав. Объектами исследований служили перелоги, сеяный злаковый и бобово-злаковые травостои. Схема опыта приведена в таблице. Опыт проводится на трех вариантах удобрения: 1) без удобрений, 2) азотное (N140), 3) полное (^40Р60К 120) и двух режимах использования: двуукосном с первым скашиванием в фазе цветения доминирующих компонентов и проведением второго укоса - через 50-55 дней и четырехукосном с первым скашиванием в начале колошения злаков и бутонизации бобовых, и последующих - через 30-35 дней. Повторность опыта четырехкратная. Осенью 2013 г. на опытный участок был поверхностно внесен дефекат (СаС03) в дозе 5 т/га. Опыт проведен с использованием общепринятых методических принципов согласно Методике проведения опытов по кормопроизводству [14]. Были применены следующие методы исследования: полевые и лабораторные с использованием измерительно-весового и сравнительно-расчетного методов - для определения морфометрических количественных признаков растений и фи-тоценозов, их проективного покрытия, флористической структуры и продуктивности; математико-статистические - для оценки достоверности полученных данных. Опытный участок расположен на серой лесной почве, которая в 0-10 см слое содержала гумуса 1,94-2,07 %, лужногидролизованного азота - 67,9-74,9 %, подвижного фосфора - 15,5-21,0 % и обменного калия - 7,5-10,4 мг / 100 г почвы с рН - 5,4-5,5. Размер посевных делянок 10,5, учетных - 3,15 м2. Фосфорные и калийные удобрения вносили в один срок, азотные - в четыре, равными частями под каждый укос при четырехукос-ном использовании (^40 (35+35+35+35)) и в два срока при двуукосном С^40(70+70)). Важным вопросом в процессе восстановления и улучшения старосеяных травостоев является установление закономерностей изменения видового состава, количественных и качественных его характеристик. Результаты исследований свидетельствуют, что в среднем за 2014-2016 гг. на перелогах больше всего в травостоях было несеяных злаков (59-81 %) и разнотравья (19-38 %). Причем на перелоге 2 злаков было несколько больше, а разнотравья меньше, чем на перелоге 1. Внесение азотных удобрений увеличивало количество злаков на перелогах на 10 %. Незначительную долю (от 3 до 5 %) в травостоях перелогов на безазотистых фонах занимали дикорастущие бобовые травы. В сеяных травостоях, по сравнению с перелогами, количество малоценного разнотравья уменьшилась в 4,8-9,5 раз. На злаковом травостое доминирующее положение, с долей 55-66 %, имели сеяные злаки (овсяница луговая и костер безостый), которые были включены в травосмеси, несеяные злаки составляли 24-27 %. На бобо-во-злаковых травостоях, как и на злаковом, по усредненным данным, наибольшей была доля злаков (от 47 до 71 %). Бобовый компонент составлял 22-49 %. Наибольшая доля бобовых была в лядвенце-злаковом и люцерно-злаковом травостоях. Внесение азотных удобрений приводило к уменьшению доли бобовых на 9-21 %. Доля разнотравья была в пределах 4-8 %. Доля костреца безостого была почти в два раза больше, чем доля овсяницы луговой на злаковом травостое и в три раза больше - на бобово-злаковых травостоях. Внесение азотных удобрений увеличивало количество костреца на злаковом травостое на 8 %, а на бобово-злаковых - на 13 %. На бобово-злаковых, в частности, на ляд-венце-злаковом и люцерно-злаковом травостоях, доля сеяных бобовых компонентов поддерживалась на более или менее стабильном уровне в течение трех лет пользования. При этом на лядвенце-злаковом травостое по годам пользования уменьшение доли бобового компонента было наименьшим и составляло 8-16 %, в то время как на люцерно-злаковом травостое - 30-32 %. Все это свидетельствует о высокой долговечности и устойчивости в данных экологических условиях люцерны посевной и лядвенца украинского к неблагоприятным погодным условиям.
Продуктивность разнотипных травостоев в зависимости от систем удобрения и режимов использования
(среднее за 2014-2016 гг.)
Удобрение Сухая масса, т/га Сырой протеин, т/га Кормовые единицы, т/га N симб., кг/га Окупаемость 1 кг азота сухой массой, кг Содержание бобовых, %
Двуукосное использование
Перелог 1 (спонтанное самозаростание)
Без удобрений 2,75 0,36 1,70 - - 3
N140 5,47 0,82 3,43 - 19 -
^40Р60К120 5,78 0,89 3,66 - - -
Перелог 2 (подсев дикорастущих трав)
Без удобрений 2,91 0,38 1,72 - - -
N140 6,24 0,96 3,71 - 24 5
^40Р60К120 6,37 1,01 3,79 - - -
Сеяный злаковый травостой
Без удобрений 3,59 0,41 1,87 - - -
N140 7,13 1,01 3,65 - 26 -
^40Р60К120 7,68 1,13 3,95 - - -
Люцерно-злаковый травостой
Без удобрений 8,10 1,30 5,13 142 - 46
N140 8,93 1,53 5,37 83 6 25
^40Р60К120 9,40 1,63 5,75 81 - 27
Луговоклеверо-злаковый травостой
Без удобрений 6,15 0,89 3,79 76 - 35
N140 8,03 1,32 4,81 49 14 22
^40Р60К120 8,45 1,41 5,15 45 - 22
Ползучеклеверо-злаковый травостой
Без удобрений 5,64 0,86 3,70 73 - 31
N140 7,52 1,23 4,72 35 14 23
^40Р60К120 7,75 1,29 4,95 26 - 22
Лядвенце-злаковый травостой
Без удобрений 5,89 0,97 3,91 90 - 49
N140 7,87 1,31 5,02 48 14 36
^40Р60К120 8,11 1,38 5,20 40 - 35
Четырехукосное использование
Перелог 1 (спонтанное самозарастание)
Без удобрений 2,71 0,47 2,06 - - -
N140 5,40 1,00 4,13 - 20 -
^40Р60К120 6,09 1,14 4,72 - - -
Перелог 2(подсев дикорастущих трав)
Без удобрений 3,04 0,51 2,20 - - -
N140 6,20 1,15 4,49 - 23 -
^40Р60К120 6,54 1,23 4,82 - - -
Сеяный-злаковый травостой
Без удобрений 3,50 0,52 2,33 - - -
N140 6,93 1,26 4,52 - 25 -
^40Р60К120 7,34 1,35 4,79 - - -
Люцерно-злаковый травостой
Без удобрений 7,41 1,49 6,35 154 - 41
N140 8,62 1,78 7,33 83 9 24
^40Р60К120 9,05 1,91 7,74 90 - 23
Луговоклеверо-злаковый травостой
Без удобрений 5,83 1,09 4,86 91 - 33
N140 8,16 1,60 6,68 55 17 25
^40Р60К120 8,54 1,71 7,07 58 - 24
Ползучеклеверо-злаковый травостой
Без удобрений 5,70 1,11 5,00 94 - 38
N140 7,35 1,46 6,24 32 12 25
^40Р60К120 7,61 1,51 6,43 27 - 26
Лядвенце-злаковый травостой
Без удобрений 5,97 1,23 5,27 114 - 48
N140 7,51 1,55 6,41 47 11 33
^40Р60К120 7,95 1,66 6,84 50 - 33
НСР05, т/га за факторами
травостой 0,22
удобрение 0,18
использование 0,18
Доля факторов, %
травостой 39
удобрение 43
использование 9
Клевер луговой и ползучий в бобово-злаковых травостоях хорошо удерживались в первые два года пользования, а на третьем году их количество уменьшилось соответственно до 9-11 % и 7-11 %. Быстрое выпадение клевера лугового обусловлено не только вследствие недолговечности, но и недостаточного соответствия для него экологических и погодных условий. При уменьшении количества бобовых трав в травостоях количество злаковых трав с годами увеличилось.
Общее количество сеяных и несеяных видов луговых растений, которые присутствовали в опыте на разных вариантах составляло 46 видов, 14 порядков, 15 семейств и 38 родов.
Среди дикорастущих компонентов в исследованиях зафиксированы 41 вид из 15 семейств. Из них 11 видов из семейства злаковых (бромус мягкий, ежа сборная, овсяница восточная, овсяница красная, овсяница валлийская, вейник наземный, метлица обыкновенная, мятлик узколистный, мятлик луговой, пырей ползучий, полевица тонкая, щетинник сизый, ежовник обыкновенный), 26 видов принадлежат к представителям группы разнотравья, 4 вида - к бобовым (горошек мышиный, клевер ползучий, клевер гибридный лядвенец украинский). Между разнотравья больше всего видов (11) было из семейства астровые (тысячелистник обыкновенный, одуванчик лекарственный, латук дикий, осот полевой, полынь горькая, полынь обыкновенная, ромашка непахучая, крестовник обыкновенный, крестовник луговой, мелколепестник канадский, стенактис однолетний).
В целом несеяные виды, которые принимали участие в формировании урожая луговых травостоев, представлены такими семействами: астровые, вьюнковые, бобовые, гвоздичные, гречишные, злаковые, маревые, мальвовые, молочайные, пасленовые, подорожниковые, розовые, хвощевые, крестоцветные, фиалковые. Среди всех несеяных видов 25 принадлежало к многолетникам и 16 к одно- и двулетникам. Стоит отметить, что с годами пользования на перелогах количество несеяных малолетников постепенно уменьшалась, а многолетников, наоборот, увеличивалось. Режимы использования незначительно влияли на формирование видового состава травостоя. Анализ полученных урожайных данных показал, что наиболее влиятельными факторами за выходом с 1 га сухой массы оказались факторы удобрение и травостой с долей, в среднем за три года, соответственно 43 и 39 % (таблица). На третьем месте был режим использования (9 %). В среднем за 2014-2016 гг., между разнотипными травостоями в варианте без удобрений наиболее продуктивным был люцерно-злаковый травостой. В среднем за 3 года при двуукосном использовании он обеспечил получение с 1 га 8, 10 т сухой массы и 5,13 т/га кормовых единиц, а при четырехукосном - соответственно 7,41 и 6,35 т/га, что в 1,2-1,4 раза больше в сравнении с другими бобово-злаковыми травосмесями, в 2,1-2,3 - в сравнении с сеяным злаковым травостоем и в 2,4-2,9 - раза больше, в сравнении с перелогами, которые сформированы путем спонтанного самозарастания и подсева семян дикорастущих трав, собранных в природных условиях. Уровень накопления симбиотического азота люцерной посевной колебался в пределах 142154 кг/га. На азотные удобрения лучше реагировали злаковый и переложные травостои, где также доминировали злаки. При внесении К140 на этих травостоях продуктивность в среднем повысилась от 2,75-3,59 до 5,78-7,68 т/га сухой массы, или в 2,1 раза, в то время как на бобово-злаковых травостоях - от 5,64-8,10 до 7,52-8,93 т/га сухой массы, или только в 1,1-1,3 раза. В отличие от азота, фосфорные и калийные удобрения в дозах Р60К120 значительно меньше влияли на продуктивность травостоев. Сбор с 1 га сухой массы увеличивался лишь на 0,13-0,69 т.
Анализ режимов использования показал, что они мало влияли на продуктивность. По выходу с 1 га сухой массы незначительное преимущество в большинстве случаев на удобренных вариантах имел двуукосный режим использования по сравнению с четырехукосным. Между тем, по выходу кормовых единиц и сырого протеина с 1 га, в вариантах с внесением азотных удобрений несколько выше продуктивность была при четырехукосном использовании, чем при двуукосном.
Заключение
Соотношения компонентов травостоев в зависимости от исследуемых факторов существенно меняются. Внесение азотных удобрений на серых лесных почвах положительно отражается на ботаническом составе перелогов и сеяных злаковых травостоев. Рост уровня минерального питания уменьшает содержание в травостое несеяных злаков и соответственно увеличивает долю сеяных трав, что в свою очередь повышает кормовую ценность корма.
Подсев многолетних бобовых трав в злаковый травостой увеличивал содержание сырого протеина в сухой массе корма на фоне без внесения удобрений при двуукосном использовании от 11,4 % до 14,4-16,5 % и при четырехукосном - от 15,0 % до 18,7-20,7 %, что больше, чем при внесении в тот же злаковый травостой К140 с раздельным внесением азота.
Между разнотипными травостоями в варианте без удобрений наиболее продуктивным является люцерно-злаковый травостой.
На азотные удобрения лучше всего реагируют злаковый и переложные травостои.
ЛИТЕРАТУРА
1.Боговш, А. В. Трав'янисл бюгеоценози, кие полшшення та рацюнальне використання / А. В. Боговш, I. Т. Слюсар, М. К. Царенко. - К. : Аграрна наука, 2005. - 360 с.
2. Наукж основи створення культурних пасовищ i сгножатей на рiзних типах лучних угiдь Люостепу / С. Г. Назаров [та ш.] // Вiсник аграрно! науки: Спещальний випуск. Жовтень. -2003. - С. 23-26.
3.Кургак, В. Г. Лучш агрофiтоценози / В. Г. Кургак. - К. : Д1А, 2010. - 374 с.
4.Петриченко, В. Ф. Культурш сшожат! та пасовища Укра1ни / В. Ф. Петриченко, В. Г. Кургак - К., 2013. - 432 с.
5.Боговш, А. В. Видовi особливосп багак^чних трав i !х вплив на формування високопродуктивних с1яних травосто!в / А.В. Боговш, В.Г. Кургак // Урожайш травосто! - основа виробництва кормв : тези доп. наук. нар. - Вшьнюс, 1990. - С. 19-21.
6.Боговш, А. В. Продуктившсть видiв i сортов багаторiчних трав та !х сумiшок на дерново-карбонатних Грунтах Волинського Полiсся Украши / А.В. Боговш, В.О. Сацик // Агробiологiчнi основи землеробства. - Бiла Церква, 2000. - Вип. 10. - С. 28-33.
7.Влох, В. Г. Шляхи тдвищення продуктивностi зелених угiдь в гiрських районах украшських Карпат / В. Г. Влох, С. В. Дубковецький, I. Ф. Дудар // Сшьське господарство: Наука та практика. - Гумпенштайн / Раумберг Штирiя, Австр1я, 2002. - С.118.
8.Мащак, Я. Шляхи вдаовлення продуктивностi вироджено! сiножатi / Я. Мащак, Т. Нагiрняк // Вюник Льв1вського державного аграрного ун1верситету : агроном1я. - 2001. - №5. - С. 579-584.
9.Бабич А.О. Проблеми бшка i вирощування зернобобових на корм / А.О. Бабич. - Вид. 3-те, перероб. i допов. - К. : Урожай, 1993. - 192 с.
10. Макаренко, П. С. Луювництво / П. С. Макаренко, Г. I. Демидась, О. М. Козяр. - К. : Нора-пршт, 2002. - 394 с.
11. Щищенко, С. В. Влияние минеральных удобрений на ботанический состав и питательность травы на пастбище / С. В. Щищенко // Животноводство. - 1963. - № 5. - С. 39 - 42.
12. The effect of rejuvenation of aspen parkland ecoregion grass-legume pastures on botanical composition / H.A. Lardner [et al.] // Canadian journal plant Sci. - 2001. - V. 81. - P. 673 - 683.
13. Макаренко, П. С. Культурш пасовища / П.С. Макаренко - К. : Урожай, 1988. - 124 с.
14. Бабич, А. О. Методика проведення дослщв по кормовиробництву / А.О. Бабич. - Вгнниця, 1993. - 73 с.
