CC BY
23
УДК 633.1:631.531.2:631.576.331 DOI: 10.30914/2411 -9687-2018-4-2-36-41
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ И ИХ РОЛЬ В ПОВЫШЕНИИ ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЛАНДШАФТА
Ю. А. Лапшин
Марийский НИИСХ - филиал ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, п. Руэм, Республика Марий Эл
METHODOLOGICAL ASPECTS OF CREATION OF HETEROGENEOUS AGROPHYTOCENOSIS AND THEIR ROLE IN ENHANCING THE PRODUCTIVITY OF THE AGRICULTURAL LANDSCAPE
Yu. A. Lapshin
Mari Research Institute for Agriculture, Ruem village, Mari El Republic
В статье изложены методические аспекты создания высокопродуктивных гетерогенных агрофито-ценозов, и отражена их роль в повышении продуктивности агроландшафта. Дальнейшая разработка теоретических принципов моделирования гетерогенных ценозов с учетом их целевого использования, включения и изучения новых культур-компонентов, уточнения их оптимального соотношения и влияния на почвенное плодородие и экологическую устойчивость агроландшафтов, совершенствование положений самой методики конструирования гетерогенных ценозов остается актуальной и требует поиска новых подходов. В Марийском НИИСХ в различные годы на дерново-подзолистых окультуренных почвах были проведены полевые опыты по изучению эффективности возделывания смешанных яровых зерновых агрофитоценозов, в частности: горохо-ячменных (1992-1994 гг.), люпино-ячменных (2001-2004 гг.) и кормовых козлятнико-кострецовых (1997-2000 гг.), а также смешанных озимых агрофитоценозов, созданных на основе тритикале (2006-2014 гг.). Бинарные посевы козлятника восточного и костреца безостого являются более продуктивными, чем одновидовые по сбору сухого вещества на 11-23 %, сырого протеина на 3-23 %. Гетерогенные озимые и яровые агрофитоценозы, возделываемыемые на зерно и зеленую массу, следует рассматривать как один из путей биологизации процессов в земледелии и растениеводстве и экономичных способов производства качественного корма. Смешанные агрофитоценозы, выполняя средообразующую функцию, являются наиболее значимым фактором, стабилизирующим экологическое состояние агро-ландшафтных территорий. Культуры-компоненты в данных агрофитоценозах, избегая внутривидовой конкуренции, более рационально используют естественные ресурсы окружающей среды, в меньшей степени поражаются болезнями, спо-
The article reveals the methodical aspects of the creation of highly productive alternative heterogeneous agrophytocenosis and reflects their role in improving the productivity of the agricultural landscape. Further development of theoretical principles of heterogeneous cenoses modeling taking into account their intended use, inclusion and study of new crop components, clarification of their optimal ratio and influence on soil fertility and ecological stability of agrolandscapes, improvement of the provisions of the method of heterogeneous cenoses construction remains relevant and requires the search for new approaches. In the Mari Research Institute of Agriculture in different years, on sod-podzolic cultivated soils, field experiments on the study of the effectiveness of cultivation of mixed spring cereal agrophytocenoses were carried out, in particular: peas-barley (1992-1994), lupino-barley (2001-2004) and fodder-goat-rump (1997-2000), as well as mixed winter agrophytocenoses created on the basis of triticale (2006-2014). Binary crops of Eastern goat and boneless rump are more productive than single-species ones for the collection of dry matter by 11-23 %, crude protein by 3-23 %. Heterogeneous winter and spring agrophytocenoses cultivated for grain and green mass should be considered as one of the ways of biological processes in agriculture and crop production and economical ways of producing high-quality feed. Mixed agro-phytocenoses, performing the environment-forming function, are the most significant factor that stabilizes the ecological condition of agro landscaping territories. Culture components in these agrophytocenoses, avoiding intraspecific competition has more rational use of natural resources of the environment, are less susceptible to diseases, and contribute to the preservation of soil fertility. The cultivation of mixed agrophytocenoses improves the energy and protein balance of green mass and grain feed, which
© Лапшин Ю. А., 2018
собствуют сохранению почвенного плодородия. Возделывание смешанных агрофитоценозов позволяет улучшить энергетическую и протеиновую сбалансированность зеленой массы и зернового корма, что в конечном итоге положительно сказывается на продуктивности животных. При правильном подборе культур-компонентов, сортов и их соотношений в моделируемом агрофитоцено-зе можно усилить его ресурсосберегающую функцию. При возделывании моделируемых гетерогенных агрофитоценозов суммарная продукционная и биологическая эффективность культур-компонентов возрастает.
Ключевые слова: методические аспекты, бинарные и гетерогенные агрофитоценозы, культуры-компоненты, урожай зерна, зеленый корм, эффективность.
ultimately has a positive impact on the productivity of animals. With proper selection of crop components, varieties and their ratios in the simulated agrophytocenosis, it is possible to strengthen its resource-saving function. With the cultivation of simulated heterogeneous agrophytocenoses, the total production and biological efficiency of crop components increases.
Keywords: methodological aspects, binary and heterogeneous agrophytocenoses, crop components, grain yield, green fodder, efficiency.
В современных условиях практическое ведение сельскохозяйственной деятельности в отрыве от такого понятия, как агроландшафт, по мнению ряда исследователей, не представляется возможным. Ландшафт, вовлеченный в сельскохозяйственное производство, рассматривается как принципиально новое природно-антропогенное образование, как целостная, внутренне неоднородная природно-сельскохозяйственная геосистема, включающая как обрабатываемые земли, так и угодья иного функционального профиля [6; 12].
Экологическая устойчивость агроландшафтов определяется и зависит от наличия оптимальной структуры сельскохозяйственных угодий. Вместе с тем, для каждой конкретной агроландшафтной зоны посредством теоретических изысканий, анализа и обобщения полученных результатов экспериментальных исследований оптимальная структура сельскохозяйственных угодий должна уточняться и совершенствоваться. Особенно это становится актуальным при ведении сельского хозяйства в регионах с остром дифицитом материальных, энергетических и кадровых ресурсов. В таких условиях оправданное ведение сельскохозяйственного производства возможно только с учетом использования научно обоснованных принципов средообра-зования и биологизации, в частности: внедрение инновационных севооборотов по экологическому принципу [4; 5; 11]; интродукции высокоэффективных и продуктивных культур [1; 9]; внедрение адаптированных сортов [10]; возделывание моделируемых гетерогенных высокопродуктив-
ных средообразующих агрофитоценозов [2; 7; 8]. Возделывание гетерогенных высокопродуктивных средообразующих агрофитоценозов обеспечивает наиболее полное и эффективное использование биоклиматического потенциала каждого конкретного поля [3]. Дальнейшая разработка теоретических принципов моделирования гетерогенных ценозов с учетом их целевого использования, включения и изучения новых культур-компонентов, уточнения их оптимального соотношения и влияния на почвенное плодородие и экологическую устойчивость агроландшафтов, а также совершенствование положений самой методики конструирования гетерогенных ценозов остается актуальной задачей, требующей для своего решения поиска новых подходов.
Материалы и методы. В Марийском НИИСХ в различные годы на дерново-подзолистых окультуренных почвах были проведены полевые опыты по изучению эффективности возделывания смешанных яровых агрофитоценозов, в частности: зерновых горохо-ячменных (1992-1994 гг.), лю-пино-ячменных (2001-2004 гг.) и кормовых коз-лятнико-кострецовых (1997-2000 гг.), а также смешанных озимых агрофитоценозов, созданных на основе тритикале (2006-2014 гг.). При выборе уровня минерального питания и агротехники возделывания испытуемых культур руководствовались рекомендациями по их выращиванию в Республике Марий Эл. Минеральные удобрения вносили в форме аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия согласно схемам
опытов. Приготовление высеваемых смесей шло параллельно с протравливанием семян. Защитные мероприятия от болезней и сорной растительности накладывались на опыты общим фоном, за исключением опытов с многолетними травами. В них в первый год жизни трав с сорной растительностью боролись посредством ее подкашивания. Об эффективности возделывания гетерогенных агрофитоценозов судили по их зерновой продуктивности, урожаю зеленной массы и величине показателя «отношение земельных эквивалентов - Land Equivalent Ratio (LER)», который рассчитывали согласно «Методическому руководству по исследованию смешанных агро-фитоценозов»1.
Результаты исследований. Проведенные экспериментальные исследования в полевых условиях убедительно показали, что при возделывании моделируемых бинарных и гетерогенных агро-фитоценозов можно значительно увеличить выход продукции с гектара сельскохозяйственных угодий, а сами возделываемые агрофитоценозы являются доступным и дешевым способом производства качественного корма. В частности, исследованиями ученых МарГУ и Марийского НИИСХ [7] в условиях дерново-подзолистых почв северовосточной части Волго-Вятской зоны установлено, что совместные посевы козлятника восточного и костреца безостого являются более продуктивными, чем одновидовые посевы козлятника восточного. Они продуцировали с урожаем зеленой массы больше на 11-23 % сбор сухого вещества, на 3-23 % сырого протеина. Изменение густоты стояния стеблестоя в бинарных агрофитоценозах трав происходило следующим образом: на пятый год пользования соотношение стеблей козлятника и костреца безостого становится 1 : 1-1,9; к десятому году 1 : 0,1-0,8. То есть доля костреца в агро-фитоценозе значительно сокращается и стремится к нолю. Анализ биологической эффективности смешанных посевов с помощью показателя LER позволяет понять направленность конкурентных отношений в смесях и выделить для использования на практике наиболее эффективные варианты моделируемых агрофитоценозов. Биологическая эффективность возделывания козлятника восточного и костреца безостого в смешанных
1 Методическое руководство по исследованию смешанных агрофитоценозов / Н. А. Ламан, В. П. Самсонов, В. Н. Прохоров, К. Г. Шашко, И. Н. Путырский, В. М. Кравченко: Минск: Навука i тэхтка, 1996. 101 с.
бинарных посевах трав (по показателю LER) в первые пять лет пользования выше, чем в одновидо-вых в 1,18-1,27 раза. В дальнейшем их преимущество, в сравнении с одновидовыми посевами, сводится к нолю за счет выпадения из ценоза растений костреца и увеличения доли низкопродуктивного разнотравья. Велико их влияние как культур, выполняющих средообразующую функцию, и на плодородие почвы. Размеры накопления азота корнепожнивными остатками на десятый год жизни бинарных ценозов эквивалентны внесению 90 т/га навоза [7]. Таким образом, возделывание бинарных смешанных посевов козлятника восточного и костреца безостого на проблемных земельных участках, подверженных водной эрозии, позволит остановить данное негативное явление и будет стабилизировать экологическую устойчивость агроландшафта.
Моделируемые гетерогенные агрофитоценозы с различным соотношением гороха и ячменя в опытах Ю. А. Лапшина (1992-1994 гг.) по урожайности продуцируемой зерновой массы (3,8-4,5 т/га), приведенной к стандартной влажности, превосходили одновидовые посевы гороха (3,5-3,8 т/га). Увеличение доли ячменя в моделируемом смешанном агрофитоценозе с 15 до 35 % (от высева культуры в чистом виде) привело обострению конкурентных отношений между культурами-компонентами агрофитоценоза за ресурсы окружающей среды, что в итоге привело к снижению доли зерна гороха в урожае у сорта Богатырь с 3,31 до 2,23 т/га, у сорта Солара с 2,73 до 1,75 т/га. С увеличением доли ячменя в моделируемом смешанном агрофитоценозе с 15 до 35 % биологическая эффективность смешанного посева, хотя и имела тенденцию к снижению показателя LER с 1,22 до 1,01, но все равно была эффективной.
Высокую биологическую эффективность возделывания продуцировали и бинарные агрофи-тоценозы, созданные с участием ярового ячменя и люпина (А. В. Кондратенко). Урожайность таковых смесей была значительно выше, чем однови-довых посевов люпина, в среднем на 1,2-1,8 т/га, независимо от норм внесения минеральных удобрений. В сравнении с чистовидовыми посевами ячменя смешанные агрофитоценозы обеспечили получение достоверной, но более низкой прибавки урожая - от 1,2 до 7,1 ц/га. При внесении азотных удобрений отчетливо прослеживалась тенденция к снижению доли люпина в полученном
зерновом ворохе по сравнению с вариантами, где вносили только Р30К60. Исследованиями установлено, что с увеличением доли ячменя в моделируемом агрофитоценозе биологическая эффективность смешанного посева возрастала на всех уровнях применяемого минерального удобрения. Суммарный показатель LER у агрофитоценозов варьировал от 1,1 до 1,8. Причем с увеличением уровня минерального удобрения его величина имела тенденцию к снижению за счет уменьшения общей продуктивности испытуемых агрофи-тоценозов, в основном за счет доли зерна люпина в произведенном урожае.
Зерновая продуктивность многокомпонентных озимых агрофитоценозов определяется во многом набором составляющих культур-компонентов. Многолетними исследованиями установлено, что возделывание моделируемых смешанных озимых агробиоценозов с участием вики, тритикале, пшеницы и ржи является доступным и экономичным способом производства качественного зернового корма. Наиболее выгодным производство фуражного зерна было в возделываемых тройных гетерогенных злаковых озимых (тритикале + пшеница + рожь) агрофитоценозах, которые продуцировали наибольший объем фуражного зерна (от 4,8 до 5,6 т/га), соответственно, и наибольшие величины сбора с единицы площади: сухого вещества (от 5,3 до 6,7 т/га), кормовых единиц (от 6,1 до 6,5) и переваримого протеина (от 0,5 до 0,6 ц/га). Однако среди данных агрофитоценозов практически при их равной продуктивности предпочтение следует отдать агрофитоценозу с соотношением культур - [озимая тритикале (2,5) + озимая пшеница (2,5) + озимая рожь (1)]. Доля озимой ржи в произведенном ворохе фуражного зерна не превышала 23 %, а сам агрофитоценоз был более технологичен для уборки прямым комбайнированием. Энергозатраты на производство килограмма фуражного зерна варьировали в зависимости от уровня минерального удобрения. Наивысший коэффициент энергетической эффективности технологии возделывания фуражного зерна в гетерогенных
агрофитоценозах был получен на фоне внесения ^0Р30К60. Коэффициент энергетической эффективности технологии возделывания моделируемых смешанных агрофитоценозов был выше, чем при возделывании монокультур (ржи, тритикале, пшеницы). Наибольшие его значения получены в тройных смешанных злаковых агрофитоцено-зах. С повышением уровня минерального удобрения тренд на его увеличение сохранялся.
В бинарных агрофитоценозах тритикале и пшеницы значения коэффициентов LER равно 1-1,1, что свидетельствует об их малой продукционной эффективности в сравнении с одновидовыми посевами данных культур. Напротив, возделывание гетерогенных озимых зерновых агрофитоценозов с участием растений тритикале, пшеницы и ржи свидетельствует о более рациональном использовании ими ресурсов среды, поскольку значение LER, равное 1,2-1,3, показывает, что для получения того же количества зерновой массы культуры тритикале, пшеницы и ржи в чистых одно-видовых посевах потребовалось бы в 1,2-1,3 раза больше земельной площади, чем для гетерогенного посева. С увеличением дозы азотного удобрения в весеннюю подкормку с 34 до 68 кг действующего вещества на гектар общий уровень зерновой продуктивности смешанных агрофитоценозов озимых культур возрастал на 7-11 %, однако их биологическая эффективность по показателю LER практически существенно не изменялась.
Заключение. Моделируемые бинарные и гете-рогеные яровые и озимые зерновые агрофитоцено-зы являются перспективным способом производства качественного фуражного зерна. Использование смешанных агрофитоценозов позволяет улучшить энергетическую и протеиновую сбалансированность зеленой массы и зернового корма, что в конечном итоге положительно сказывается на продуктивности животных. При возделывании моделируемых гетерогенных агрофитоценозов суммарная продукционная и биологическая эффективность культур-компонентов возрастает.
Литература
1. Ванифатьев А. Г., Казанков Ю. К. Опыт биологизации земледелия в Чувашии. Чебоксары: Чебоксарская типография № 1, 2000. 93 с.
2. Горковенко Л. Г., Ригер А. Н., Глазов А. Ф. Продуктивность озимых бобово-злаковых смесей и питательная ценность кормов из них // Кормопроизводство. № 4. 2014. С. 39-42.
3. Жученко А. А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика): монография в 2 т. М.: ООО «Издательство Агрус», 2004. Т. 1. 690 с.
4. Изместьев В. М., Куклина Р. Е. Биоэнергетическая оценка кормовых севооборотов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. № 4 (35). С. 32-35.
5. Изместьев В. М., Свечников А. К., Соколова Е. А. Влияние минеральных удобрений на плодородие дерново-подзолистых почв в кормовых севооборотах // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016. № 6. С. 37-40.
6. Кочуров Б. И. Современное землеустройство и управление землепользованием в России // Устойчивое развитие сельского хозяйства и сельских территорий: Зарубежный опыт и проблемы России. М.: Т -во науч. изданий КМК, 2005. С. 322-334.
7. Лапшин Ю. А. Смешанные озимые агрофитоценозы как способ производства высококачественного зеленого корма и фуражного зерна // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2016. № 1 (5). С. 30-35.
8. Лапшин Ю. А. Смешанные агрофитоценозы как резерв увеличения производства фуражного зерна и более рационального использования земельной площади // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. № 3 (58). 2017. С. 36-42.
9. Макаров В. И., Михайлова А. Г. Козлятник восточный в Марий Эл: монография / Мар. гос. ун -т; Йошкар-Ола, 2007. 167 с.
10. Максимов В. А., Иванова Л. И., Виноградов Г. М., Золотарева Р. И. Экологическое испытание новых сортов озимой тритикале в условиях Республики Марий Эл // Вестник Казанского ГАУ. № 1 (35). 2015. С. 132-137.
11. Новоселов С. И. Влияние севооборота и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2017. № 1 (9). С. 60-65.
12. Юртаев А. А. Агроландшафтные исследования: теория и практика, научные ведомости. Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Вып. 16.
References
1. Vanifat'ev A. G., Kazankov Yu. K. Opyt biologizatsii zemledeliya v Chuvashii [Experience of biological agriculture in Chuvash Republic]. Cheboksary: Cheboksarskaya tipografiya no. 1, 2000, 93 p. (In Russ.).
2. Gorkovenko L. G., Riger A. N., Glazov A. F. Produktivnost' ozimykh bobovo-zlakovykh smesei i pitatel'naya tsennost' kormov iz nikh [Productivity of winter legume-grass mixtures and nutritive value of fodder]. Kormoproizvodstvo = Forage production, no. 4, 2014, pp. 39-42. (In Russ.).
3. Zhuchenko A. A. Ekologicheskaya genetika kul'turnykh rastenii i problemy agrosfery (teoriya i praktika): monografiya v 2 t. [Ecological genetics of cultivated plants and problems of Agrosphere (theory and practice)]. Moskow: OOO «Izdatel'stvo Agrus», 2004, vol. 1, 690 p. (In Russ.).
4. Izmest'ev V. M., Kuklina R. E. Bioenergeticheskaya otsenka kormovykh sevooborotov [Bioenergy assessment of fodder crop rotation]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agrarian Science of Euro-North-East, 2013, no. 4 (35), pp. 32-35. (In Russ.).
5. Izmest'ev V. M., Svechnikov A. K., Sokolova E. A. Vliyanie mineral'nykh udobrenii na plodorodie dernovo-podzolistykh pochv v kormovykh sevooborotakh [Influence of mineral fertilizers on fertility of sod-podzolic soils in fodder crop rotation]. Agrar-naya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agrarian Science of Euro-North-East, 2016, no. 6, pp. 37-40. (In Russ.).
6. Kochurov B. I. Sovremennoe zemleustroistvo i upravlenie zemlepol'zovaniem v Rossii [Modern land administration and management land-use in Russia]. Ustoichivoe razvitie sel'skogo khozyaistva i sel'skikh territorii: Zarubezhnyi opyt i problemy Rossii = Sustainable development of agriculture and rural areas: Foreign experience and problems of Russia, Moskow: T-vo nauch. izdanii KMK, 2005, pp. 322-334. (In Russ.).
7. Lapshin Yu. A. Smeshannye ozimye agrofitotsenozy kak sposob proizvodstva vysokokachestvennogo zelenogo korma i fura-zhnogo zerna [Mixed winter agrophytocenoses as a method of production of high-quality green feed and feed grain]. Vestnik Mariis-kogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Sel'skokhozyaistvennye nauki. Ekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics", 2016, no. 1 (5), pp. 30-35. (In Russ.).
8. Lapshin Yu. A. Smeshannye agrofitotsenozy kak rezerv uvelicheniya proizvodstva furazhnogo zerna i bolee ratsional'nogo ispol'zovaniya zemel'noi ploshchadi [Mixed agrophytocenosis as a reserve to increase production of feed grains and more rational use of ze-melinoe square]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agrarian Science of Euro-North-East, no. 3(58), 2017, pp. 36-42. (In Russ.).
9. Makarov V. I., Mikhailova A. G. Kozlyatnik vostochnyi v Marii El: monografiya [Milk Vetch East in the Mari El Republic]. Mar. gos. un-t, Yoshkar-Ola, 2007, 167 p. (In Russ.).
10. Maksimov V. A., Ivanova L. I., Vinogradov G. M., Zolotareva R. I. Ekologicheskoe ispytanie novykh sortov ozimoi tritikale v usloviyakh Respubliki Marii El [Ecological test of new varieties of winter triticale in the conditions of the Mari El Republic]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Vestnik of the Kazan State Agrarian University, no. 1(35), 2015, pp. 132-137. (In Russ.).
11. Novoselov S. I. Vliyanie sevooborota i udobrenii na urozhainost' sel'skokhozyaistvennykh kul'tur [Effect of crop rotation and fertilizers on the yield of agricultural crops]. Vestnik Mariiskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Sel'skokhozyaistvennye nauki. Ekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics", 2017, no. 1 (9), pp. 60-65. (In Russ.).
12. Yurtaev A. A. Agrolandshaftnye issledovaniya: teoriya i praktika, nauchnye vedomosti. Seriya Estestvennye nauki [Agrolandscape researches: theory and practice, scientific sheets. Series of Natural Sciences]. 2011, no. 15 (110), issue 16. (In Russ.).
Статья поступила в редакцию 15.02.2018 г.
Submitted 15.02.2018.
Для цитирования: Лапшин Ю. А. Методические аспекты создания гетерогенных агрофитоценозов и их роль в повышении продуктивности агроландшафта // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2018. Т. 4. № 2. С. 36-41. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-2-36-41
Citation for an article: Lapshin Yu. A. Methodological aspects of creation of heterogeneous agrophytocenosis and their role in enhancing the productivity of the agricultural landscape. Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics". 2018. vol. 4, no. 2, pp. 36-41. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-2-36-41
Лапшин Юрий Алексеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ученый секретарь, Марийский НИИСХ - филиал ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока, п. Руэм, Республика Марий Эл, via@mari-el.ru
Yurii A. Lapshin, Ph. D. (Agriculture), leading researcher, scientific secretary, Mari Research Institute for Agriculture, Ruem village, Mari El Republic, via@mari-el. ru
