CC BY
105
УДК 631.671:633.2(571.1)
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ОРОШАЕМЫХ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В.С. БОЙКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Е.Н. МОРОЗОВА, научный сотрудник Сибирский НИИСХ Россельхозакадемии.
E-mail: sibniish@bk.ru
Резюме. Исследования проводили с целью экспериментального обоснования величины и структуры водопотребеления многолетних трав, соответствующих принципам почвоохранного орошения и позволяющих максимально реализовать потенциал продуктивности культур. Анализ массива данных за 24 года стационарных исследований позволил выявить закономерности водопотребления многолетних трав, составляющих основу кормопроизводства при орошении дождеванием на черноземных почвах Западной Сибири. Проведение вегетационных поливов на основании инструментального контроля за влажностью метрового слоя почвы, уровнем грунтовых вод, выявило потребность многолетних трав в поливной воде в годы с различной обеспеченностью осадками. При 2...3 укосном использовании многолетние травы расходуют 380.420 мм влаги. Доля поливной воды в балансе водопотребления зависит от условий конкретного года, но среднемноголетние данные изменяются от 26,7 до 37,7 %, что служит обоснованием необходимости орошения в большинстве лет для компенсации дефицита влаги. Доля осадков составляет 46.51 %, грунтовых вод - 4.13 %. Ключевые слова: многолетние травы, орошение, водопо-требление, лесостепь, Западная Сибирь.
Приоритетность оптимизации водного режима на орошаемых землях объясняется, прежде всего, тем, что именно влажность почвы оказывает решающее влияние на урожайность растений и в наибольшей мере стимулирует эффективность проявления других факторов плодородия [1]. Однако орошение - мощный антропогенный фактор, изменяющий режимные процессы в почве. Поэтому актуальны вопросы формирования режима орошения и структуры водопотребления в соответствии с почвоохранными принципами.
В 60-80-е гг. прошлого столетия проводили расчеты водопотребления и режимов орошения культур для различных регионов, в том числе Сибири, по биологическим, биоклиматическим и биофизическим коэффициентам, рассчитанным с использованием преимущественно данных наблюдений сети метеорологических станций [2...6]. Однако они предназначены в основном для проектирования водных мелиораций и, как правило, мало приемлемы для оперативного контроля за поливом и, тем более, оптимизации влажности почвы в период вегетации культур.
В связи с изложенным, цель наших исследований -экспериментальное обоснование величины и структуры водопотребеления многолетних трав, соответствующих принципам почвоохранного орошения и позволяющих максимально реализовать потенциал продуктивности культур
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в стационарном орошаемом севообороте, заложенном в 1977-1978 гг. на территории межхозяй-ственной Пушкинской ОС. Орошение осуществляли дождеванием с использованием ДКШ-64 «Волжанка». Поливная норма - 150, 300, 450 м3/га в зависимости от фазы развития культуры, в соответствии с влажностью почвы, определяемой инструментально в различных слоях метрового профиля почвы в течение всего перио-
да вегетации. Исследования проводили в различных вариантах удобренности.
Анализ погодных условий за 24 года исследований в составе многолетнего ряда (115 лет) позволил сгруппировать их по характеру увлажнения, в том числе вегетационного периода. Наиболее важные периоды для условий орошаемого земледелия при выращивании преимущественно кормовых культур - май - август, июнь - август. За май - август острозасушливых было 5 лет, среднесухих - 4 года, средних, то есть умеренно дефицитных по увлажнению - 7 лет, то есть 16 из 24 лет были от умеренно до остродефицитных по увлажнению (67 %) - это 1982-1985, 1988, 1989, 1991,1992, 19952001 и 2004 гг.
Суммарное водопотребление, как известно, определяют по коэффициенту водопотребления и заданной урожайности, методом водного баланса, по сумме среднесуточных температур воздуха за вегетационный период, по температуре воздуха и относительной влажности, по дефициту влажности воздуха, испаряемости, тепловому и радиационному балансу и другими методами.
Мы проводили определение суммарного водопотребления кормовыми культурами по уравнению водного баланса деятельного слоя почвы [6] с учетом расхода влаги из грунтовых вод [7].
Результаты и обсуждение. Многолетние данные по суммарному водопотреблению различными кормовыми культурами позволяют проанализировать величину этого показателя в зависимости от условий формирования. Так, массив данных (18 опыто-лет) по ведущей культуре орошаемого кормопроизводства люцерне (4 закладки) свидетельствует, что наиболее высокое водопотребление (Есумм) отмечено при формировании трех укосов. В 1987-1990 гг., когда изучали отзывчивость культуры на различную обеспеченность фосфором в сочетании с азотными подкормками и разной густотой травостоя, во 2 и 3 гг. жизни травостоя было сформировано по три укоса, и в целом за 4 года жизни Е составило 440...463 мм из метрового слоя,
сумм
в том числе 428.441 мм из горизонта 0.50 см.
Наибольшие величины достигнуты на фоне очень высокой обеспеченности фосфором при некотором снижении с увеличением нормы высева и более значительном уменьшении (до 30 мм для метрового слоя) в вариантах с азотными подкормками. В целом за период вегетации лучше всего эти закономерности проявились в первом укосе, доля которого в составе Е была наибольшей - 41.51 % для метрового слоя,
сумм
в том числе 45.47 % из слоя 0.0,5 м. На долю второго укоса приходилось соответственно 37.39 и 40.41 %. Причем, если в первом укосе на фонах с повышенным и высоким содержанием фосфора до 25 мм влаги использовалось из второго полуметра, то во втором укосе в активный влагооборот был вовлечен только горизонт 0.50 см. Доля третьего укоса в среднем за четыре года жизни травостоя составляла 10.14 % при абсолютных значениях 46.64 мм, однако в отдельные годы величина этого показателя для метрового слоя достигала 92.128 мм.
В более влажные и прохладные 1991-1995 гг. получали по 2 укоса ежегодно, водопотребление для слоя
люцерна посевная 1-5 гг.ж., кострец безостый 1-5 гг.ж., среднее за 18 лет среднее за 16 лет
6.7%
50.9%-
козлятник восточный 1-10 гг.ж., козлятник + кострец 1-6 гг.ж., среднее за 10 лет среднее за 10 лет
10,5%
47,8%
4.7%
48.6%
люцерна + кострец 1-5 гг.ж., донник 1 г.ж., среднее за 10 лет среднее за 12 лет
6.8%
$*«++++++♦♦++++ '♦♦♦++++++♦♦++++++♦♦■
17
15.2%
49.6%
донник 2 г.ж., среднее за 8 лет
26.1%И
Рисунок. Баланс водопотребления многолетними травами, в центре диаграммы - Есумм, мм, слой почвы 0...100 см: - оросительная норма; *« - осадки; й - почвенная влага; ц -
грунтовая влага
0.100 см составляло 381.392 мм, в том числе для
горизонта 0.60 см 366.377 мм. При этом на долю первого укоса приходилось соответственно 48.52 и 46.48 %, то есть расход влаги в оба укоса был почти одинаковым, при слабом влиянии как фона обеспеченности фосфором, так и других факторов (подкормка азотными удобрениями, микроудобрениями, запасное внесение органических удобрений).
Дальнейшее изучение (1995-1998 гг.) отзывчивости люцерны на условия минерального питания, в том числе калийного, показало возможность снижения значений Е
’ сумм
за два укоса до 329.339 мм из метрового слоя, в том числе 310.317 мм из слоя 0.0,6 м, также при слабом влиянии вариантов удобренности и доле 1-го укоса 45.52 %, то есть при равном потреблении влаги по укосам. Сравнительное изучение различных сортов люцерны (Омская 7, Сибирская 8, Флора 5) в 2001-2005 гг. показало, что по расходу влаги они были близки между собой, и при слабой зависимости от уровня обеспеченности фосфором показатели Есумм за два укоса для слоя 0.60 см составили 379.389 мм, 0.100 см - 387.399 мм. То есть при двухукосном использовании значения Е в большинстве
сумм
лет близки к 400 мм. За 18 опыто-лет при оросительной норме 123 мм (31,4 %) Есумм составило 391 мм, на долю осадков пришлось 50,9 % (199 мм), почвенной влаги -6,7 и грунтовых вод - 11,0 % (см. рисунок).
В разрезе лет отмечается большое разнообразие в структуре водопотребления. Так, доля поливной воды варьировала от 13,8 % - в 1994 г., 15,8 % - в 1993 г. и 16,5 % - в 2005 г. до 56,1% - в 1996 г. и 57,8 % - в 1998 г. По закладкам опытов наиболее высокой она была в
1987-1990 гг. - 38,7 % и в 1995-1998 гг. - 39,8 %.
Суммарное водопотре-бление в 1-й год жизни люцерны незначительно отличалось от последующих из-за того, что первый укос в основном формировала покровная культура, урожай которой даже при широкорядном посеве находился на уровне близком к весенним посевам однолетних кормовых культур, затем развивалась отава люцерны, что также требовало определенного количества влаги.
На костреце картина несколько иная. В первый год урожай формирует только покровная культура, а растения этого вида, имея озимый тип развития, не создают хозяйственно полезного урожая, поэтому его водо-потребление значительно ниже, чем в последующие годы. Травостой 2-го и последующих лет жизни в 1987-1990 гг. потреблял с учетом трехукосного использования два года из четырех из метрового слоя 412. 430 мм, в том числе из первого полуметра 391.400 мм, с тенденцией увеличения расхода влаги на фонах с повышенным и высоким содержанием фосфора. При этом на долю первого укоса приходилось 38,7.41,7 %, второго - 44.49 и третьего - 12,3.14,2 %. То есть доля третьего укоса такая же, как и у люцерны, однако при примерной равноценности первых двух укосов у люцерны, у костреца больше влаги расходовалось на формирование второго укоса.
При двухукосном использовании костреца в 19921995 гг. (посев под широкорядный покров овса в 1991 г.) Е было ниже - 389...420 мм из слоя 0.100 см, в
сумм
том числе 374.387 мм из слоя 0.60 см без четкой зависимости от фона удобренности, но при существенном увеличении в вариантах с азотными подкормками и органическими удобрениями с 388 мм в контроле до 420 мм (в слое 0.100 см). Особенно эти различия очевидны в первом укосе, доля которого составляла 48,9.50,4 %, то есть при двухукосном использовании потребление влаги укосами выравнивается. При более длительном двухукосном использовании костреца в 1998-2003 гг. (закладка 1997 г.) Есумм из метрового слоя достигало 445. 455 мм, в том числе из горизона 0.60 см - 434.442 мм. В целом за два укоса в вариантах без азотных подкормок из слоя 0,6 м влаги потреблялось меньше на 20 мм, из горизонта 1 м - на 36 мм. Это подтверждает закономерность, установленную в предыдущих закладках опытов с кострецом. За 16 опыто-лет, с учетом лет формирования травостоя, доля поливной воды при оросительной норме 113 мм составила 26,7 %, осадков - 45,9 %, почвенной влаги - 14,2 % и грунтовой - 13,2 %. В зависимости от складывающихся гидротермических условий в отдельные годы доля поливной воды изменялась от 3,5 % - в
1986 г., 6,4 % - в 1994 и 7,8 % - в 1993 г. до 46,5 % - в 1999 г., 49,8 % - в 1991 г. и 53,4 % - в 1988 г.
Показатели Е люцерно-кострецовой смеси 1.
сумм “■Г' г- “I
5 гг. жизни (1996-2000 гг.) в среднем близки к таковым у люцерны при двухукосном использовании - 384.408 мм из метрового слоя, в том числе 369.379 мм из горизонта 0.60 см, при доле первого укоса 44,5.50,0 % и снижении в варианте без удобрений в первом укосе в среднем на 17 мм. В опыте с различным уровнем увлажнения (1991-1995 гг.) наблюдалась значительная дифференциация Есумм в зависимости от величины этого показателя. Так, в среднем на травостое 1.5 гг. жизни в сумме за два укоса в варианте без орошения из метрового слоя использовано 296 мм влаги, в том числе 277 мм из слоя 0,6 м. При умеренном режиме орошения (ППВ 75 % от НВ) величины этих показателей возрастали до 365 и 354 мм соответственно, а при усиленном (ППВ 85 % от НВ) - до 406 и 402 мм, без существенной разницы между вариантами удобренности.
Более высокий расход влаги в первом укосе отмечен в варианте без полива - 54,4 %, на фоне умеренного орошения он снижался до 50,5 %, при усиленном - до 47,9 %. В целом по расходу влаги укосы близки даже в неполивных условиях, однако нужно учитывать, что в 1991-1995 гг. не было среднесухих и острозасушливых лет, что обеспечило хорошее развитие трав даже на богаре. В среднем по двум закладкам на фоне умеренного режима орошения доля поливной воды составляла 37,7 %, осадков - 47,6 %, почвенной влаги - 6,8 % и грунтовой - 7,8 %.
Одновидовой фитоценоз козлятника восточного, несмотря на беспокровный посев, в первый год потреблял значительное количество влаги. Это связано с длительным периодом вегетации (более 4-х мес.) и относительно высокой долей сорного компонента. В итоге Е в вариантах с азотной подкормкой составило 332.
сумм
385 мм из метрового слоя, в том числе 322.355 мм из слоя 0,6 м, а без использования этого приема - соответственно 325.374 мм и 316.346 мм. В последующие (2. 10 гг.) годы жизни расход влаги из метрового слоя достигал 390.397 мм, в том числе из слоя 0,6 м - 374. 382 мм, при незначительном снижении (7.12 мм) в вариантах без азотных подкормок. На долю поливной воды в среднем за 10 лет пришлось 33,8 % (132 мм) с колебаниями от 8,4 % - в 2003 г. до 55 % - в 1997 г. и 58,7 % - в 1999 г., осадков - 47,8 % (187 мм), почвенной влаги -10,5 % и грунтовой влаги - 7,9%.
Смесь козлятника с кострецом в обеих закладках опыта (1996 и 2000 гг.) также использовала значительное количество влаги в первый год, несмотря на беспокровный посев, что также связано с длительным периодом вегетации и значительной долей сорного компонента в агроценозе, Есумм составило от 300 до 350 мм. В последующие годы жизни (2.6 гг.) водопо-требление из метрового слоя в первой закладке при двухукосном использовании находилось в пределах 352.382 мм, в том числе 342.362 мм из слоя 0,6 м. Доля первого укоса составляла 41,1.46,0 %, суще-
ственные различия в зависимости от условий минерального питания отсутствовали. В закладке 2000 г. травосмесь 2.6 гг. расходовала больше влаги из метрового слоя, чем в предыдущей, - 399.430 мм при уже заметной тенденции увеличения, как на фоне высокого содержания фосфора, так и в вариантах с внесением азотных подкормок под каждый укос. При средней оросительной норме за 10 опыто-лет 129 мм доля поливной воды также как и в одновидовом травостое козлятника составила 33,8 %, осадков - 48,6 %, почвенной влаги - 4,7 %, грунтовой - 12,9 %. Доля поливной воды изменялась от 0 % - в 2004 г. до 60,8 % - в 1997 г. и 64 % - в 1999 г.
Особенность водопотребления донника двулетнего, который по своей биологии занимает промежуточное положение между однолетними и многолетними травами, заключается в том, что величина его близка к рассмотренным травостоям 2-го и последующих лет жизни. Беспокровные посевы донника в первый год жизни расходуют из метрового слоя за два укоса 415.421 мм, подпокровные - 433.443 мм. Значительная часть влаги (51.54 и 61.67 % соответственно) потребляется первым укосом, что при подпокровным посеве объясняется значительной долей покровной культуры в урожае, которая к тому же развивается в период наиболее высоких температур и до 40 мм влаги использует из второго полуметра.
На доннике 1-го года жизни распределение между приходными статьями водопотребления аналогично другим многолетним травам - 32,1 % за счет полива с варьированием от 3,3 % в 1986 г. до 54,3 % в 1983 г. и 55,1 % в 1981 г., 49,6 % - осадки, однако из-за более активного роста культуры в год посева расход почвенных запасов влаги увеличивается до 15,2 % (64 мм). Одноукосное использование донника на второй год, в соответствии с его биологией позволяет сформировать урожай при использовании 187.209 мм влаги из метрового слоя, в том числе 170.210 мм из первого полуметра, что равноценно расходу одним укосом других многолетних трав второго и последующих лет жизни. При этом третья часть используемой влаги обеспечивается оросительной водой, изменяясь от 0 % в 1994 г. до 59,4 % в 1991 г., 26,1 % - атмосферными осадками, 34,8 % - эффективным использованием запасов почвенной влаги и 5,8 % - грунтовой влагой.
Вывод. Таким образом, доля поливной воды в балансе водопотребления многолетних трав зависит от условий конкретного года, но ее среднемноголетняя величина изменяется от 26,7 до 37,7 %, что, с одной стороны, служит обоснованием необходимости орошения в большинстве лет для компенсации дефицита водопотребления, с другой, свидетельствует о дотационном характере орошения в дополнение к естественным осадкам, снижающем экологические риски, обусловленные непростыми почвенно-экологическими условиями для ведения орошаемого кормопроизводства на слабо дренированных черноземных почвах Западной Сибири.
Литература.
1. Данильченко Н.В. О новых подходах к расчетам водопотребления в свете задач по восстановлению роли орошения в сельскохозяйственном производстве России // М и ВХ. - 2001. - № 6. - С. 30-32.
2. Мезенцев В.С., Карнацевич И.В.Увлажнённость Западно-Сибирской равнины. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 16S с.
3. Шабанов В.В. Влагообеспеченность яровой пшеницы и ее расчет. - Л.: Гидрометеоиздат, 19S1. - 142 с.
4. Данильченко Н.В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопотребления и оросительных норм //М и ВХ. -1999. - № 4. - С.25-29.
5. Водосберегающие оросительные нормы и экологически безопасные режимы орошения сельскохозяйственных культур в Западной Сибири. - М.,2000. - 150 с.
6. Костяков A.A. Основы мелиорации. - М.: Сельхозиздат, 1960. - 624 с.
7. Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 374 с.
WATER CONSUMPTION OF PERENNIAL GRASSES ON THE IRRIGATED SOIL IN THE FOREST-
STEPPE OF WESTERN SIBERIA
V.S. Boyko, E.N. Morozova
Summary. Investigating purpose was to give proof experimentally of value and structure of perennial grasses water consumption, corresponding to the principle of soil saving irrigation and permitting to realize maximal crop productivity potential. Regularity of water consumption by sprinkler irrigation on perennial grasses - the main fodder crop, has been revealed in result of mass data analyses in irrigated stationary long-term experience (a quarter of century) on the chernozem soil of Western Siberia. Irrigation need of perennial grasses in the years with different atmosphere precipitation quantity has been established by seasonal grasses watering with in-strumental control of soil moisture on the depth up to 1 m and of subsoil water level. Perennial grasses were needed of 380-420 mm soil water by 2-3 cutting for hay during vegetation. Irrigated water portion depended from concrete growing condition. In long-term experiments season average irrigated water portion changed from 26.7 to 37.7%, it was basis of irrigation necessity in the most years for compensation of water demand deficient. Atmosphere precipitation share was 46-51%, subsoil water share - 4-13%
Key words: perennial grasses, irrigation, water consumption, forest-steppe, Western Siberia.
УДК 636.0S4.1.
ЭКСТРУДИРОВАННАЯ РОЖЬ В РАЦИОНЕ ДОЙНЫХ КОРОВ
Н.А. МОРОЗКОВ, зав. отделом Пермский НИИСХ Россельхозакадемии В.А. СИТНИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Пермская ГСХА E-mail: pniish@rambler.ru
Резюме. Эксперимент проводили с целью выявления эффективности использования и возможности обеспечения концен-тратной части рациона дойных коров экструдированным зерном озимой ржи. Коровы контрольной группы дополнительно к основному рациону получали на каждый литр молока 350 г дробленной злаково-бобовой зерносмеси (пшеница - 60 %, ячмень - 15, овес - 20, горох - 5 %), животным опытной группы вместо нее давали такое же количество экструдированной ржи. Благодаря вводу в рацион экструдированного зерна его обеспеченность сахарами увеличилась на 47,7 %. В результате сахаро-протеиновое отношение выросло с 0,43:1 до 0,S2:1. При скармливание экструдированой озимой ржи в течение 150 дн. научно-хозяйственного и 7 дн. физиологического опыта удой коров вырос, по сравнению с контролем, на 6,5 %, а жирность молока составила 3,93 % и была выше на 0,15 %. Кислотность молока коров опытной группы составила 16 Т и отвечала требованиям ГОСТа на продукцию высшего и 1 сорта, в контроле величина этого показателя была равна 15 Т, что соответствует несортовому молоку. Биохимические показатели крови животных опытной группы были близки к норме. Содержание глюкозы в сыворотке крови коров опытной группы за время эксперимента увеличилось на 1,24 ммоль/л (53,9 %) и составило 2,30 ммоль/л (при норме 2,22.3,33 ммоль/л). По сравнению с контролем, величина этого показателя была выше на 0,36 ммоль/л (15,3 %). Зерно ржи дешевле, чем у других зерновых культура, поэтому при его использовании стоимость суточного рациона коров, по нашим расчетам, снизилась на 14,1 %.
Ключевые слова: озимая рожь, экструдирование, пентозаны, инактивация, декстринизация.
Озимую рожь возделывают в основном для пищевых целей и только 8.12 % валового сбора зерна используют в производстве комбикормов для сельскохозяйственных животных. По мнению некоторых исследователей [1], это связано с наличием в его составе таких антипитательных веществ, как фитиновая кислота, пентозаны, пектин, р-глюканы, танины, ингибиторы трипсина и химотрипсина, 5-алкилрезорцины. Общее количество некрахмалистых полисахаридов в зерне ржи достигает 17,5 %, поэтому использование её в кормлении жвачных животных ограничено на
уровне 40 %, свиней - 20 % и птицы - 5.7 %. Кроме того, включению зерна озимой ржи в рационы сельскохозяйственных животных и птицы препятствует специфическая структура крахмальных зерен и некоторых полисахаридов, способных образовывать в пищеварительном тракте высоковязкие растворы, трудноподдающиеся воздействию ферментов, а также наличие антипитательных веществ и токсинов грибного происхождения.
Наиболее действенные способы снижения содержания антипитательных веществ - создание сортов с низким содержанием пентозанов, а также экструдирование, ферментирование и плющение зерна ржи [2...4]
Освоение современных способов подготовки концентрированных кормов к скармливанию, в том числе экструдирования, расширяет возможности использования озимой ржи в кормлении.
По мнению ряда исследователей [5, 6], при экс-трудировании на продукт оказывается комбинированное воздействие давлением, деформацией сдвига, температурой и влажностью, в результате чего изменяется структура его составных частей, происходит инактивация ингибиторов пищеварительного тракта, нейтрализация токсических веществ, стерилизация, улучшение вкусовых качеств, декстринизация крахмала и частично клетчатки до глюкозы. Все это способствует повышению переваримости питательных веществ корма, а значит увеличению скорости роста животных, улучшению качества получаемой сельскохозяйственной продукции, снижению расхода кормов.
Цель наших исследований - определить эффективность использования и возможность замены кон-центратной части рациона коров экструдированным зерном озимой ржи, а также доказать его положительное влияние на молочную продуктивность коров и качественные показатели молока.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
изучить качественный состав зерна озимой ржи до и после обработки;
определить влияние включения в рационы дойных коров экструдированного зерна озимой ржи на переваримость питательных веществ;
