CC BY
75
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ СМЕШАННЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ
BASIC PRINCIPLES OF PERENNIAL HERDS HIGH PRODUCTIVITY MIXED AGROPHYTOCENOSISES FORMING
Т.Н. Дронова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
Н.И. Бурцева, кандидат сельскохозяйственных наук,
С.Ю. Невежин, кандидат сельскохозяйственных наук,
В.В. Болдырев, кандидат сельскохозяйственных наук,
Е.И. Молоканцева, аспирант Конт. т. 8 8442 416194
Всероссийский НИИ орошаемого земледелия
T.N. Dronova, N.I. Burtseva, S.Y. Nevezhin,
V.V. Boldyrev, E.I. Molokantseva
All-Russian research institution of irrigated agriculture
Создание сложных агрофитоценозов из многолетних трав на орошении способствует более продуктивному использованию ФАР при формирование урожая, улучшает сбалансированность кормов по основным питательным веществам. Помимо этого, многолетние смешанные агрофитоценозы положительно влияют на плодородие и водно-физические свойства почвы.
Creating sophisticated agrophytocenosis of perennial herds on irrigation facilitates more productive use of FAR on formation of crop yield, improves feed balance in main nutrients. Besides mixed perennial agrophytocenosises positively affect soil fertility and their water-physical features.
Ключевые слова: агрофитоценозы, корма, питательные вещества, плодородие почвы, многолетние травы, ФАР.
Key words: agrophytocenosises, fodders, nutritious matters, soil fertility, perennial herbs, FAR.
Особое место в приоритетном национальном проекте «Развитие АПК» отводится восстановлению отрасли животноводства и кормопроизводства. В связи с этим, расширение посевных площадей многолетних трав и увеличение их продуктивности имеет первостепенное значение, а разработка ресурсосберегающих технологий возделывания поливидовых посевов бобовых и мятликовых трав при сохранении почвенного плодородия является актуальным направлением совершенствования кормопроизводства и орошаемого земледелия.
Целью исследований, проводимых во Всероссийском НИИ орошаемого земледелия, является разработка и усовершенствование научно обоснованной технологии возделывания бобово-мятликовых травосмесей при кратко-, средне- и долгосрочном использовании травостоев в севооборотах и выводных полях, обеспечивающих получение от 22-30 до 80-90 т/га зеленой массы, сохранение и приумножение почвенного плодородия.
Исследования проводились на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья в опытно-производственном хозяйстве ВНИИОЗ ОПХ «Орошаемое». Почвы опытных участков характеризуются низким содержанием гумуса - 1,42-1,70 %, подвижного фосфора - 9,0-26,7, обменного калия - 208-291 г на кг почвы. Наименьшая влагоемкость в активном слое почвы составляет 22,2 % массы сухой навески, плотность почвы - 1,38 т/м3.
По степени увлажнения вегетационного периода годы исследований характеризовались следующим образом: 2002 г. - сухой (87 мм), 2003 и 2004 гг. -среднезасушливые (158 и 150 мм) и 2005 г. - средневлажный (205 мм).
Решение поставленных задач осуществлялось в полевых трехфакторных опытах. Фактор А включал 14 вариантов видового состава смесей. По фактору В изучалось 3 варианта пищевого режима почвы для получения запланированных урожаев смесей по годам пользования травостоями: 1 контроль (без внесения удобрений) - получение от 22 до 50 т/га зеленой массы; 2 - КРК1з рассчитанный на получение 36-70 т/га; 3 - КРК2, рассчитанный на получение 50-90 т/га зеленой массы. Фактор С включал 2 варианта размещения компонентов смесей: обычный - высев всех семян в один рядок и черезрядный - размещение каждого компонента в индивидуальные параллельно-чередующиеся рядки. Повторность опытов трехкратная, размещение делянок последовательное.
Опытные делянки после уборки предшественника (озимые на зерно) обрабатывали дисковыми лущильниками с последующей отвальной вспашкой на глубину 0,22-0,25 м с проведением предпахотного полива нормой 300-400 м3/га и внесением фосфорно-калийных удобрений в запас на установленные сроки использования травостоев. Предпосевная обработка почвы состояла из боронования, внесения расчетных норм азота, культивации, до- и послепосевного прикатывания почвы. Посев летний, срок посева изменялся по годам исследований с 1 по 10 августа. Нормы высева трав в краткосрочных смесях - 65 % бобовых + 50 % мятликовых, среднесрочных - 100 +100 %, долгосрочных смесях - 110 % бобовых + 110 % мятликовых от нормы высева в одновидовых посевах. Пространственное размещение компонентов при обычном посеве трав достигалось сеялками точного высева СН-16ПМ, при черезрядном посеве - экспериментальной сеялкой СН-16ПМЭ.
Заданный режим орошения с поддержанием предполивной влажности почвы не ниже 70-75 % НВ осуществляли вегетационными поливами дождевальными машинами «Мини-Кубань»-К и «Мини-Кубань» - ФШ. Расчетная поливная норма 600-650 м3/га. Уборку трав на сено и зеленый корм проводили в фазу начала цветения бобовых и выметывания метелки у мятликовых трав.
Полевые многофакторные опыты сопровождались необходимыми наблюдениями, учетами и измерениями, которые выполнялись с соблюдением требований методики опытного дела. Для всесторонней оценки результатов исследований проводили учет густоты стояния и изреживания травостоев, определяли динамику влажности почвы, суммарное водопотребление, содержание питательных веществ, протеиновую и энергетическую ценность биомассы, рассчитывали экономическую и энергетическую эффективность технологии возделывания поликомпонентных смесей на орошаемых землях.
При определении плотности травостоев установлено, что интенсивность побегообразования трав в изучаемых смесях определяется видовым составом, расчетными дозами удобрений, размещением компонентов, а также возрастными и сезонными особенностями. На посевах смесей краткого срока использования, в состав которых входили люцерна синегибридная, клевер луговой, овсяница луговая и райграс многоукосный, максимальное количество побегов бобовых трав отмечено весной первого года - 650-875 шт./м2. К осени их число сокращалось до 550-810 шт./м2 с последовательным снижением к концу вегетации третьего года пользования 187-353 шт./м2. Пик интенсивности кущения мятликовых трав пришелся на осень второго года пользования, когда число побегов в смеси из 2 бобовых и 2 мятликовых компонентов составило 1285-1585 шт./м2. При этом азотные подкормки на фоне запасного внесения фосфора и калия обеспечивали повышение интенсивности кущения как мятликовых, так и бобовых трав.
Наибольшую плотность травостоев среди среднесрочных смесей обеспечивали посевы смесей из 3 бобовых и 2-3 мятликовых трав: люцерны, клевера, эспарцета, овсяницы, ежи или тимофеевки. При этом уменьшение числа бобовых в травостое шло более плавно, чем в краткосрочных смесях и к концу четвертого года пользования количество их побегов в травостое изменялось от 175 до 330 шт./м2. За счет включения в смесь ежи сборной и
тимофеевки луговой максимальное количество побегов мятликовых отмечено осенью третьего года пользования - 1505-1908 шт./м2, осенью четвертого года пользования число их побегов составило 1383-1955 шт./м2, что дает основание предполагать получение достаточно высоких урожаев на посевах этих смесей пятого года пользования.
В смесях, рассчитанных на семь лет пользования, за счет введения долголетних бобовых трав клевера белого и козлятника восточного, максимальное количество побегов бобовых отмечено весной второго года пользования - 575-755 шт./м2 . При этом к концу четвертого года пользования на этих посевах сохранилось 480-635 побегов бобовых.
Максимальную плотность мятликовые травы в составе долгосрочных смесей формировали к осени четвертого года пользования - 1800-2433 шт./м2 . Внесение расчетных доз удобрений обеспечивало прибавку густоты стояния в сравнении с контролем на 7,2-12,8 %. Размещение семян компонентов всех смесей в индивидуальные параллельно-чередующиеся рядки оказывало положительное влияние на интенсивность побегообразования трав и обеспечивало повышение числа побегов бобовых на 7,0-12,3, мятликовых на 7,6-15,9 %.
Ботанический состав краткосрочных смесей (люцерна + клевер + овсяница, люцерна + клевер + райграс, люцерна + клевер + овсяница + райграс) заметно не различался, участие бобовых в урожае по этим смесям в первый год составило 33,0-67,3 %, во второй год - 30,057,8 % и в третий год пользования - 24,0-51,2 %.
Среди смесей среднего срока использования выделились пяти - и шестикомпонентные, состоящие из 3-х бобовых: люцерны, клевера, эспарцета и 2-х или 3х мятликовых трав: овсяницы, ежи и тимофеевки. В этих смесях участие бобовых в урожае изменялось от 45,3-67,2% - в первый, до 25,8-52,5% - в четвертый год пользования.
Самым высоким содержанием бобовых в урожае долгосрочных смесей характеризовались пяти- и шестикомпонентные смеси, в состав которых входили люцерна желтая, клевер белый, козлятник восточный, овсяница тростниковая, кострец безостый и мятлик луговой: 32,5-57,3 % - в первый, 42,3-62,2 - во второй, 45,3-62,4 - в третий и 37,0-56,0 % в четвертый год пользования.
В годы исследований изучаемые смеси формировали три полноценных укоса. На образование первого требовалось 60-72, второго - 33-38 и третьего укоса - 47-51 день, сумма температур, необходимая для формирования первого укоса составила 1000±35°С, второго - 735±70°С и третьего - 1090±25°С.
Максимально высокая урожайность смесей, рассчитанных на краткий срок использования (3 года), получена на посевах второго года пользования и составила 42,296,1 т/га зеленой массы. На посевах среднесрочных смесей (5 лет использования) также максимальная продуктивность характерна для второго года, но при этом травостои третьего года пользования незначительно уступали ей - 37,5-83,2 против 40,6-89,0 т/га.
Долгосрочные смеси (7 лет использования) максимальной продуктивностью отличались на посевах третьего года пользования - 45,8-95,5 т/га зеленой массы.
В наших опытах из изучаемых факторов (видовой состав, удобрения, способ размещения компонентов) наибольшее влияние на продуктивность травостоев оказало внесение сбалансированных расчетных доз удобрений. Так, на посевах второго года пользования внесение ЫРКг С^2з5Р80К110) обеспечило в среднем по годам исследований получение 85,7 т/га зеленой массы кратко-, 77,8 - средне- и 66,5 т долгосрочных смесей. Посевы краткосрочных смесей третьего года пользования формировали запланированные урожаи в пределах 50-70 т, среднесрочные - 60-80 и долгосрочные - 70-90 т/га зеленой массы при внесении соответствующих доз удобрений. Урожайность травосмесей четвертого года пользования на контроле составила 28,7-38,0 т, а при внесении КРК -48,4-56,7, КРК2 - 64,1-12,1 или в 1,7-2,0 раза выше.
Среди краткосрочных травостоев в первый год пользования выделилась смесь, состоящая из двух бобовых и двух мятликовых компонентов: люцерны
синегибридной, клевера лугового, овсяницы луговой и райграса многоукосного. Ее посевы сформировали 24,0-51,5 т/га зеленой массы, что на 4,3-6,6 % выше, чем смесь из люцерны, клевера и овсяницы и на 5,7-13,7 % - из люцерны, клевера и райграса многоукосного. На посевах второго года пользования разница в пользу четырехчленной смеси составила соответственно 8,5-15,0, третьего года - 5,7-14,0 %.
Стабильно высокой продуктивностью по годам пользования отличались среднесрочные смеси из люцерны синегибридной, клевера лугового, овсяницы луговой, ежи сборной и из этих же компонентов с добавлением эспарцета песчаного: 21,7-46,0 - в первый, 48,4-86,7 - во второй, 40,8-88,0 - в третий и 28,5-70,0 т/га зеленой массы в четвертый год пользования. Включение в эти смеси тимофеевки луговой приводило к незначительному снижению продуктивности посевов.
Таблица 1 - Урожайность бобово-мятликовых смесей разных лет пользования травостоем (среднее за 2002-2005 гг.)
Состав смесей Фон питания Зеленой массы, т/га
первый второй третий четверт ый
1 2 3 4 5 6
Краткосрочные смеси
Люцерна + клевер + овсяница Без удобрен. 23,0 44,8 34,5 -
КРК1 34,7 66,9 49,8 -
КРК2 47,3 84,4 67,5 -
Люцерна + клевер + райграс Без удобрен. 21,1 42,2 32,2
КРК1 33,5 65,9 46,8 -
КРК2 45,3 81,0 63,5 -
Люцерна + клевер + овсяница + райграс Без удобрен. 24,0 49,9 35,0 -
КРК1 36,8 73,6 55,0 -
КРК2 50,3 91,6 70,8 -
Среднесрочные смеси
Люцерна + клевер + овсяница + ежа Без удобрен. 21,7 48,4 40,8 28,5
КРК1 33,1 67,6 62,8 48,8
КРК2 42,4 86,8 81,0 62,8
Люцерна + клевер + эспарцет + овсяница + ежа Без удобрен. 21,7 49,2 42,3 31,1
КРК1 33,3 69,6 65,0 50,0
КРК2 42,0 84,7 85,3 68,8
Люцерна + клевер + эспарцет + овсяница + тимофеевка Без удобрен. 19,8 45,2 37,5 27,5
КРК1 31,9 61,0 55,5 45,5
КРК2 41,1 74,9 70,0 62,0
Люцерна + клевер + эспарцет + ежа + тимофеевка Без удобрен. 19,8 42,0 38,0 28,0
КРК1 29,1 60,7 57,8 47,8
КРК2 40,2 72,0 72,0 65,0
ие таблицы 1
1 2 3 4 5 6
Люцерна + клевер + эспарцет + овсяница + ежа + тимофеевка Без удобрен. 18,4 40,6 42,0 28,5
КРК1 31,3 61,6 64,0 50,0
КРК2 38,3 70,7 83,2 65,0
Долгосрочные смеси
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + овсяница Без удобрен. 20,7 29,3 49,8 36,8
КРК1 30,5 48,2 68,2 55,6
КРК2 38,6 69,6 85,3 72,8
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + ежа Без 19,6 31,7 51,0 39,0
КРК1 30,8 50,2 72,2 58,0
КРК2 39,2 70,0 92,3 75,0
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + овсяница + ежа Без 20,3 32,1 52,0 41,0
КРК1 29,3 54,0 73,0 61,0
КРК2 40,2 66,7 95,0 78,5
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + овсяница + мятлик Без 21,7 27,7 45,8 35,0
КРК1 30,0 48,7 63,8 53,0'
КРК2 39,7 63,7 80,8 68,0
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + ежа + тимофеевка Без 18,5 26,1 47,7 37,3
КРК1 28,5 47,6 67,2 55,8
КРК2 36,0 63,6 83,0 70,0
Люцерна + клевер + козлятник + кострец + овсяница + ежа + мятлик Без 18,7 26,6 49,0 38,8
КРК1 25,2 47,7 68,8 57,0
КРК2 38,1 65,4 86,2 72,0
НСР05 А 2,11- 1,80-3,10 1,68- 1,18
В 1,06- 0,90-1,15 0,84- 0,59
С 0,86- 0,74-1,27 0,68- 0,48
Самыми продуктивными из долгосрочных оказались смеси из 3 бобовых и 2-3 мятликовых компонентов: люцерны желтой, клевера белого, козлятника восточного, костреца безостого, овсяницы тростниковой или ежи сборной - 49,8-95,0 т/га. Добавление к ним низового злака мятлика лугового не оказало существенного влияния на урожайность и в вариантах смесей с ним получено на посевах третьего года 45,8-86,2, четвертого года -35,0-72,0 т/га зеленой массы.
Посев каждого компонента в индивидуальный рядок обеспечивал прибавку урожая всех изучаемых смесей на посевах первого года в пределах 2,3-11,3, второго - 2,8-7,1, третьего - 2,1-4,4, четвертого - 1,9-6,4 %.
Распределение урожайности по укосам на всех смесях имело однотипный характер и в первом укосе формировалось в среднем 45 % общего урожая. Доля второго укоса составила в среднем 35 и третьего - 20,0 %.
Таким образом, оптимизация условий водного и пищевого режимов почвы на посевах кратко- и среднесрочных смесей обеспечила выход на запланированные уровни урожайности в первый и второй год пользования в вариантах, включающих люцерну синегибридную, клевер луговой, эспарцет песчаный, райграс многоукосный, овсяницу луговую, ежу сборную. На посевах третьего и четвертого годов продуктивность изучаемых смесей выравнивается, и отклонение урожайности от планируемой в смесях с участием тимофеевки луговой составляет - 2,6 + 4,4 %.
Долгосрочные смеси в первый год пользования не сформировали запланированные урожаи, на посевах второго года три смеси, в состав которых входят люцерна желтая, клевер белый, козлятник восточный, кострец безостый, овсяница тростниковая и ежа сборная, обеспечили получение планируемых урожаев в пределах 30-70 т/га зеленой массы, а при черезрядном размещении этих компонентов на этот уровень вышли и смеси с включением в
их состав мятлика лугового. На посевах третьего и четвертого годов пользования травостои всех изучаемых долгосрочных смесей сформировали урожайность, близкую к запланированной (отклонение +1,3-9,0 %), как при черезрядном, так и обычном размещении компонентов.
Для поддержания заданного порога увлажнения посевы смесей первого года пользования в 2002-2004 гг. поливали 4-6 раз, второго-четвертого годов в 2003-2005 гг. -5-6 раз, оросительные нормы изменялись соответственно от 2500 до 3900 м3/га. Суммарное водопотребление поливидовых посевов при поддержании оптимального порога увлажнения изменялось в зависимости от продуктивности и возраста травостоев и колебалось на посевах первого года пользования от 3,6 до 4,8, второго-четвертого годов -от 5,2 до 5,8 тыс. м3/га. Максимальным водопотреблением характеризовались посевы второго и третьего годов пользования, отличающиеся формированием наиболее высокой урожайности.
В структуре суммарного водопотребления на долю оросительной воды на посевах первого года пользования приходилось в среднем 74,1, второго - 62,9, третьего - 60,0 и четвертого - 56,1 %, доля осадков в суммарном водо-потреблении изменялась от 16,2 до 22,2, участие запасов почвенной влаги с возрастом травостоев увеличивалось с 9,7 на посевах первого до 18,7-21,7 % на посевах второго-четвертого года (табл. 2).
Таблица 2 - Суммарное водопотребление и его структура на посевах бобово-мятликовых смесей разных лет пользования
Оросительна Приход Использовано Суммарно е
Годы я влаги от запасов
исследований норма осадков почвенной влаги водопотре бление
м3/га % м3/га % м3/га % м3/г %
Первый год пользования
2002 3900 81,6 217 4,5 658 13,8 477 100
2003 3050 71,2 875 19,8 398 9,0 442 100
2004 2500 68,4 973 26,6 182 5,0 365 100
Среднее 3150 74,1 688 16,2 413 9,7 425 100
Второй год пользования
2003 3150 59,4 937 17,7 1213 22,9 530 100
2004 3700 64,2 952 16,5 1110 13,3 576 100
2005 3700 64,2 1211 21,0 853 14,8 576 100
Среднее 3517 62,9 1043 18,4 1061 18,7 560 100
Третий год пользования
2004 3700 63,1 952 16,2 1208 20,7 586 100
2005 3050 58,0 1211 23,0 1030 19,0 529 100
Среднее 3325 60,0 1081 19,6 1119 20,4 552 100
Четвертый год пользования
2005 3050 56,1 1211 22,2 1179 21,7 544 100
Независимо от возраста травостоя максимально высоким водопотреблением характеризовались агрофитоценозы в первом укосе: от 1,7 в первый до 2,0-2,2 тыс. м3/га в последующие годы пользования травостоями. Это связано как с более длительным формированием первого укоса (62-72 дня), так и с тем, что в первом укосе бобово-мятликовые смеси формируют свыше 40 % массы общего урожая. Продуктивность смесей во втором укосе снизилась примерно на 10 %, а суммарное водопотребление уменьшилось до 1,4-1,8 тыс. м3/га. Урожайность третьего укоса не превышала 20 % от общей урожайности и суммарное водопотребление составило 1,0-1,6 тыс. м3/га.
Наиболее эффективно влагу на построение урожая использовали травосмеси второго и третьего годов пользования. При этом краткосрочные смеси,
формировавшие максимально высокие урожаи, во второй год превосходили по этому показателю посевы первого и третьего года - 61-133 против 78-201 м3/т соответственно. Среднесрочные смеси на образование одной тонны зеленой массы на посевах второго года затрачивали 66-124, третьего 67-147 м3, в агрофитоценозах длительного срока использования минимальные показатели коэффициента водопотребления характерны для посевов третьего года - 58-116 м3/т. Значительное влияние на величину коэффициента водопотребления оказало улучшение пищевого режима почвы внесением удобрений расчетными дозами. На контроле, без внесения удобрений на посевах среднесрочных смесей, например, затраты воды на тонну зеленой массы изменялись по годам пользования от 112 до 201, а при внесении КРК1
- 75-127, ОТК2 - 61-94 м3.
Таким образом, оптимизация водного и пищевого режимов почвы в агроклиматических условиях Нижнего Поволжья обеспечивает высокую продуктивность поливидовых посевов многолетних трав. Они формируют три полноценных укоса с урожайностью от 40,6 до 96,1 т/га зеленой массы с выходом 6,3-15,0 тыс. кормовых единиц, 0,9-2,4 т переваримого протеина и 100-220 ГДж обменной энергии.
Максимальная урожайность смесей, рассчитанных на краткий и средний срок использования, формировалась на посевах второго года пользования и изменялась в среднем от 37,5-42,2 до 85,3-91,6 т/га зеленой массы. Травостои долгосрочных смесей наибольшей продуктивностью отличались на посевах третьего года пользования - 45,895,0 т/га. Внесение расчетных доз удобрений обеспечивало рост урожайности травосмесей с 19,9-28,9 до 35,0-96,1 т/га зеленой массы.
Среди краткосрочных смесей наибольшей урожайностью во все годы пользования отличалась четырехчленная смесь их 2 бобовых и 2 мятликовых трав: люцерны синегибридной, клевера лугового, овсяницы луговой и райграса многоукосного. Ее посевы формировали на 4,3-15,0 % больше зеленой массы, чем трехчленные смеси из люцерны, клевера, овсяницы или райграса.
Стабильно высокой продуктивностью отличались смеси среднего срока использования, включающие 3 бобовых и 2 мятликовых компонента: люцерну синегибридную, клевер луговой, эспарцет песчаный, овсяницу луговую, ежу сборную - 21,7-46,0 - в первый, 48,4-86,7
- во второй, 40,8-88,0 - третий и 28,5-70,0 т/га зеленой массы в четвертый год пользования.
Самыми продуктивными из смесей, рассчитанных на длительное использование, оказались травостои, состоящие из 3 бобовых и 2-3 мятликовых компонентов: люцерны желтой, клевера белого, козлятника восточного, костреца безостого, овсяницы тростниковой или ежи сборной. На посевах третьего года пользования их урожайность изменялась от 49,8 до 97,0 т/га зеленой массы. Посев компонентов в индивидуальные рядки обеспечивал прибавку урожая изучаемых смесей в пределах 1,9-11,3 %.
Возделывание поливидовых посевов из многолетних бобовых и мятликовых трав при оптимизации условий возделывания энергетически и экономически эффективно. Коэффициент энергетической эффективности на посевах второго года пользования по краткосрочным смесям составил 2,94-4,65, средне - 2,76-4,67 и долгосрочным смесям -2,08-3,93. Рентабельность возделывания бобово-мятликовых смесей изменялась от 49,5 до 140,0 %.
