CC BY
67
Л. А. Макеева
НАКОПЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО АЗОТА И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ ТРАВ НА ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЛЯХ
В настоящее время в условиях северо-запада Российской Федерации дефицит белка для животных составляет 2,5-3,0 млн. тонн вследствие малого удельного веса бобовых в кормовом балансе. Эта проблема может быть решена за счет расширения площадей под бобовыми культурами и травосмесями с их участием до 70-75%. При этом потребность в азотных удобрениях снижается на 36%, а в почву может поступать около 1 млн. тонн биологического азота. Поэтому совершенствование видового состава многолетних бобовых трав весьма актуально для Нечерноземной зоны России.
При выращивании бобовых трав довольно важным и сложным остается вопрос о сочетании биологического и минерального азота, по которому в настоящее время среди исследователей не сложилось единого мнения. Недостаточно полно изучен такой прием повышения урожайности и белковой продуктивности, как инокуляция семян бактериальными препаратами. Большой теоретический и практический интерес представляет также целесообразность сочетания приема инокуляции с внесением в почву минерального азота.
Впервые изучены в условиях Псковской области особенности формирования одновидовых травостоев и накопления биологического азота малораспространенными бобовыми культурами - люцерной гибридной, козлятником восточным и клевером ползучим. Выявлено влияние приема инокуляции семян на урожайность, качество корма, азотфиксирую-щую и фотосинтетическую деятельность бобовых трав. Определена агроэнергетическая эффективность создания и использования изучаемых травостоев.
Исследования проводились на луго-ме-лиоративном стационаре, расположенном в учебно-опытном хозяйстве "Удрайское" Великолукской государственной сельскохозяйственной академии, в течение 8 лет. Почва
участка - аллювиальная дерновая песчаная на слоистых песках. В слое 0-30 см почва имела нейтральную реакцию среды (рНкс1 6,1), содержала 1,77% гумуса, 45 мг/кг легкогидролизуемого азота, имела высокое содержание фосфора и среднее содержание калия - соответственно 253 и 127 мг на 1 кг почвы. Плотность почвы составляла 1,62 г/см3, плотность твердой фазы - 2,62 г/см3.
Схема опыта включала следующие варианты: А. Виды трав: овсяница тростниковая (культура для сравнения), люцерна гибридная, козлятник восточный, клевер ползучий. Б. Удобрения и инокуляция семян: для бобовых трав - Р60К60 (фон), фон + инокуляция семян, фон + ^0 + инокуляция семян, фон + ^0 + инокуляция семян, фон + ^0 + инокуляция семян; для овсяницы тростниковой - Р60К60 (фон), фон
+ ^ фон + ^ фон + фон + ^20.
Варианты в опыте размещены методом
рендомизированных повторений, повторность шестикратная. Площадь делянки составляла 15 м2.
Посев трав проведен беспокровным способом. Высевались люцерна синегибридная сорта Браславская (норма высева 8,9 млн. всхожих семян на 1 га), козлятник восточный Г але (5,2 млн. семян/га), клевер ползучий Волат (9,3 млн. семян/га), овсяница тростниковая Западная (15,0 млн. семян/га). Непосредственно перед посевом была проведена инокуляция семян бобовых трав ризоторфином, содержащим специфичные для каждой культуры штаммы симбиотических бактерий (производство ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии), а семена козлятника восточного за пять дней до посева дополнительно скарифицировали. В качестве основного удобрения перед закладкой опыта было внесено по 60 кг/га фосфора и калия и 0,3 кг/га молибдена.
Применялось двуукосное и трехукосное использование экспериментальных травостоев. Укосы проводились в следующие сроки:
при двуукосном использовании травостоя первый укос проводили в фазу начала цветения, вто-рой - в конце августа (через 70 дней); при трехукосном первый укос - в фазу начала выметывания - бутонизации, последующие (2 й и 3 й) - через 45-55 дней.
Луговые агрофитоценозы являются сложными экосистемами, развивающимися во времени и пространстве. При этом отдельные растения выступают по отношению друг к другу как факторы внешней среды. Изменяя среду такими агроприемами, как удобрение, предпосевная инокуляция семян, частота скашивания, мы влияем на взаимоотношения компонентов агрофитоценоза. Это проявляется в изменении густоты (побегообразования) травостоев, высоты растений, ботанического состава, площади листьев и связанных с нею показателей фотосинтетической деятельности, то есть параметров, оказывающих большое влияние на урожайность трав. Знание особенностей формирования растительных сообществ способствует лучшему выполнению практических задач кормопроизводства
- получение наибольшего количества качественных кормов.
Интенсивное использование одновидовых бобовых и злаковых травостоев, применение инокуляции и различных доз минерального азота, а также влияние экологических условий местообитания неизбежно приводили к изменению ботанического состава созданных нами агрофитоценозов.
Ботанический состав изучаемых травостоев определялся ценотической активностью растений и применяемыми агроприемами. Наиболее устойчивыми бобовые культуры были в вариантах с инокуляцией семян без внесения минерального азота. В среднем за годы исследований массовая доля люцерны в травостоях составляла 76,5 и 88,6% соответственно дву- и трехукосному использованию, козлятника - 65,5 и 86,2%, клевера - 68,4 и 76,4%. В вариантах без инокуляции семян сеяных видов бобовых было на 3-10% меньше. Применение стартовых доз минерального азота приводило к некоторому снижению удельного веса доминирующего компонента в травостоях люцерны до 64,6 и 87,4% соответственно режимам использования, козлятника
- до 57,9 и 83,4%, клевера - до 67,2 и 70,6%.
Конкурентная способность всех высеянных видов бобовых растений оказалась более высокой при трехкратном скашивании.
Сравнивая культуры по морфологической структуре, можно отметить, что самым облиственным видом среди изучаемых нами бобовых трав оказался козлятник восточный. Он превосходил по этому показателю люцерну гибридную и клевер ползучий на 22-26%. Применение стартовых доз минерального азота не увеличивало облиственность многолетних бобовых трав.
Формирование урожая бобовых и бобово-злаковых травостоев - это сложный динамический процесс, конечный результат которого в значительной степени зависит от площади ассимиляционной поверхности и ее динамики в онтогенезе. Высокие стабильные урожаи этих травостоев обеспечиваются интенсивностью и продуктивностью работы листьев при условиях внешней среды в соответствии с потребностями трав. Площадь листовой поверхности служит определяющим фактором эффективности использования солнечной энергии.
Исследования, проведенные нами, показывают, что бобовые травостои формировали значительную листовую поверхность, площадь которой изменялась по годам в зависимости от уровня минерального питания, применения инокуляции, режимов использования, а также особенностей метеорологических условий периодов вегетации.
Наиболее мощный фотосинтезирующий аппарат был сформирован козлятником восточным с инокуляцией семян: площадь листьев составила 6,0-6,7 м2/м2, фотосинтетический потенциал - 4,56-5,12 млн. м2 сут/га. Эти пока -затели для люцерны и клевера были в 1,5-1,8 раза ниже. За счет инокуляции семян величина фотосинтезирующего аппарата трав повышалась в среднем на 6-29%, а азотные удобрения действия на эти показатели у бобовых растений не оказали. Чистая продуктивность фотосинтеза у изучаемых видов бобовых трав варьировала в диапазоне 2,02-3,41 г/м2 сут.
Основной задачей наших исследований являлось выяснение тех особенностей формирования бобовых травостоев, которые способствовали бы его высокой продуктивности. Применение инокуляции, минерального азо-
та и использование биологического азота бобовыми травами позволило даже при небольшом количестве фосфора и калия (Р60К60) получать достаточно высокие урожаи ценного травяного корма, наиболее полно отвечающего зоотехническим требованиям. Введение в опыт вариантов с овсяницей тростниковой при различном уровне минерального питания позволило выявить преимущества бобовых видов и установить уровень накопления ими биологического азота, а также изучить целесообразность применения минерального азота под бобовые травы.
Все изучаемые травы под действием применяемых агроприемов сформировали хороший урожай сухой массы. Наибольшей урожайностью в среднем за годы исследований отличались люцерна гибридная и козлятник восточный; в вариантах с инокуляцией семян продуктивность этих растений находилась практически на одном уровне и составила соответственно культурам - 10,13-10,52 и 9,71-10,31 т/га сухой массы. Клевер ползучий по продуктивности существенно уступал этим видам трав; его урожайность при двух укосах варьировала в диапазоне 7,39-8,21 т/га.
Инокуляция семян ризоторфином обеспечила существенную прибавку урожая люцерны (26,8%) и козлятника (28,1%) и не оказала статистически достоверного воздействия на сбор сухой массы клевера (прибавка 3,4%). Внесение под бобовые травы азотного уцобре-ния с агрономической точки зрения оказалось неэффективным: прибавки урожая составляли всего 0,4-7,0% (а в некоторых случаях отмечено и снижение урожайности) и находились в пределах ошибки опыта. Урожай бобовых трав, полученный при трехукосном использовании в вариантах с предпосевной инокуляцией семян и без внесения минерального азота (7,67-
10,21 т/га сухой массы), находился на уровне урожая злаковой травы (овсяницы тростниковой) только при условии внесения под нее 60120 кг/га минерального азота.
Таким образом, на основании анализа урожайности изучаемых видов трав доказана высокая агрономическая эффективность предпосевной инокуляции ризоторфином семян козлятника восточного и люцерны гибридной, а также нецелесообразность применения минерального азота на бобовых травостоях.
Качество травяной массы оценивалось по содержанию основных питательных веществ, минеральному составу, переваримости и энергетической питательности. Качество корма зависело в основном от видового состава бобовых травостоев, а на злаковом травостое - и от дозы минерального азота.
По основным показателям химического состава клевер ползучий существенно превосходил другие травы: в сухой массе этого растения содержалось 17,16-18,98% сырого протеина, 20,04-21,04% сырой клетчатки, 8,54-9,84% водорастворимых углеводов 10,3311,36% золы и 241,3-262,4 мг/кг каротина. Концентрация протеина, водорастворимых углеводов, золы и каротина в других бобовых травах была на 5-15% ниже, а клетчатки - на 25-45% выше, чем в клевере. Клевер ползучий накапливал в травяной массе больше и минеральных элементов: 0,42-0,44% Р; 3,734,23% К; 1,60-1,72% Са; 0,26-0,36% Mg.
Положительное действие инокуляции семян ризоторфином проявилось на химическом составе травяной массы люцерны и козлятника, значительно повысив в них содержание основных питательных веществ; на качестве клевера влияния этого агроприема почти не отмечено. Дополнительно вносимые на бобовых травостоях азотные удобрения, как правило, не оказывали существенного влияния на химический состав.
Переваримость сухого вещества корма, определенная методом "in vitro", составляла у люцерны гибридной 64,5-65,5%, козлятника восточного - 60,2-62,0%, клевера ползучего - 76,3-78,9%. Эффект инокуляции семян на переваримости не проявился, а минеральный азот в некоторых случаях несколько улучшал переваримость бобовых трав.
Обеспеченность 1 кормовой единицы переваримым протеином из бобовых трав была наиболее высокой у козлятника восточного (139-159 г), несколько ниже она была у люцерны гибридной (137-154 г) и клевера ползучего (130-143 г). За счет инокуляции насыщенность кормовой единицы переваримым протеином возрастала на 10-14%.
Пользуясь методом сравнения с небобовой культурой (овсяницей тростниковой), мы установили, что изучаемые виды трав для создания урожая использовали из почвы 73,5 кг/
га азота, из минеральных удобрений N30-90 - 15,S-49,0 кг/га, остальной азот накапливался за счет симбиотрофного питания. Общее накопление азота в урожае бобовых трав варьировало от
195.6 до 291,1 кг/га, из которого от 115,5 до
212.6 кг/га приходилось на биологический азот.
На размер биологической азотфиксации
большое влияние оказала предпосевная инокуляция семян ризоторфином, содержащим активные штаммы клубеньковых бактерий, специфичных по отношению к люцерне, козлятнику или клеверу. За счет инокуляции накопление биологически фиксированного азота увеличилось у клевера ползучего на 20%, у люцерны гибридной на 60%, а у козлятника восточного на 61%; таким образом, этот агроприем позволил увеличить коэффициент азотофиксации клевера ползучего - до 0,67, козлятника восточного - до 0,72, люцерны гибридной - до 0,74. Применяемые на бобовых травостоях азотные удобрения приводили во всех случаях к снижению абсолютного размера биологической азотофиксации, а также коэффициента азотофиксации.
Расчет показателей агроэнергетической эффективности применения различных норм азотных удобрений и инокуляции семян ри-зоторфином на многолетних кормовых травостоях мы проводили на основании рекомендуемой технологии выращивания многолетних трав и нормативов, принятых в Псковской области.
По показателям агроэнергетической эффективности возделывания среди изучаемых видов трав выделялась люцерна гибридная, обеспечившая получение продукции с наименьшими энергетическими затратами (206299 МДж на 1 ГДж обменной энергии и 2,73,9 МДж на 1 корм.ед.) и давшая высокий аг-роэнергетический коэффициент по обменной энергии (3,35-4,S5). Козлятник восточный и клевер ползучий несколько уступали люцерне гибридной по показателям агроэнергети-ческой эффективности; в частности, козлятник имел агроэнергетический коэффициент 3,22-4,63, клевер - 3,02-4,31. Предпосевная инокуляция семян козлятника и люцерны ри-
зоторфином привела к снижению удельных энергетических затрат на 6-9% и повышению агроэнергетического коэффициента на 7-10%. Энергетический эффект от применения азотных удобрений на бобовых травостоях был отрицательным.
Таким образом, в условиях Псковской области на пойменных землях для повышения эффективности лугового кормопроизводства, снижения энергетических и ресурсных затрат на производство продукции и получения высокобелковых экологически чистых травяных кормов рекомендуется выращивать наряду с традиционными видами бобовых трав (клевер луговой, клевер гибридный и др.) новые для зоны высокопродуктивные растения - козлятник восточный Гале и люцерну гибридную Браславская. На дерновых аллювиальных почвах при естественном увлажнении, внесении Р60К60, предпосевной инокуляции семян специфическими штаммами клубеньковых бактерий и трехукосном использовании эти травы позволяют в среднем за год получать 9,71-
10,21 т сухой массы, 6790-7450 кормовых единиц и 1711-1800 кг сырого протеина с 1 га при обеспеченности 1 кормовой единицы 154-158 граммами переваримого протеина.
Для повышения продуктивности люцерны гибридной и, особенно козлятника восточного, обязательным и эффективным приемом является предпосевная инокуляция семян ри-зоторфином, содержащим специфичные для каждой культуры штаммы симбиотических азотфиксирующих бактерий. Этот прием повышает эффективность биологической азот-фиксации у люцерны гибридной и козлятника восточного на 61-63% и урожайность сухой массы на 27-28%.
Использование на бобовых травостоях стартовых доз минерального азота (Н30-90) является нерациональным приемом, не способствующим повышению их продуктивности и приводящим к переводу бобовых трав с симбиотрофного питания к питанию минеральным азотом, а также к резкому повышению энергетических затрат на производство продукции.
