Ресурсосберегающие технологии и приемы освоения залежи в луговые угодья для Центрального района Нечерноземной зоны РФ

В настоящее время в связи с ограниченностью ресурсов произошли изменения в структуре сельскохозяйственных угодий, в частности, увеличилась площадь неиспользуемой пашни. В связи с этим возрастает опасность зарастания ее мелколесьем. Эти процессы на неиспользуемой пашне происходят более быстрыми темпами, чем на лугах. В дальнейшем это может привести к резкому увеличению затрат с целью повторного вовлечения этих земель под сельскохозяйственные угодья на основе применения кулыуртехнических мероприятий. Предотвращение этого процесса имеет актуальное значение для Нечерноземной зоны страны.

С целью оптимизации структуры сельскохозяйственных угодий в настоящее время предлагается вывести часть площади пашни из оборота и залужить ее многолетними травами, а также использовать как сенокосы и пастбища (Заслонкин В.П., 1998; Каштанов А. Н., 1999; 2000; Ефимов В. Н., Иванов А. И., 2001; Коломейченко В. В., Дурнов Г. И., 2001 и др.). Однако ресурсосберегающие технологии для преобразования залежных земель в луговые угодья не разработаны. Закономерности естественного зарастания и смены стадий перелога ранее были установлены для степной зоны (Вильяме В.Р., 1919, 1922, 1941; Дмитриев A.M., 1948), для среднеокультуренной пашни с дерново-подзолистыми почвами, которая в основном характерна для вынужденной залежи в лесной зоне, этот процесс не изучен.

Поэтому целью исследований является разработка ресурсосберегающих технологий освоения неиспользуемой пашни — вынужденной залежи, в луговые угодья на основе многовариантных доступных способов для широкого их применения в производстве с учетом ограниченности материально-технических средств в современном сельском хозяйстве.

Для решения поставленной цели в задачи исследований входит: Изучить формирование растительности при самозарастании залежи в течение первого этапа пользования (с первого по третий год) с учетом флористического состава, соотношения ценных и сорных (однолетних и многолетних) видов и разработать способы формирования травостоев ценного ботанического состава.

2. Дать оценку качества корма при сенокосном и пастбищном использовании различных фитоценозов на залежи и старосеяных лугах.

3. Определить урожайность и продуктивность травостоев при различных системах освоения залежи и старосеяных лугов.

4. Установить размеры выноса основных элементов питания (ЫРК) из почвы и удобренийопределить коэффициенты использования удобрений и эффективность накопления биологического азота.

5. Провести агроэнергетическую и экономическую оценку перспективных технологий и приемов освоения залежных земель.

Научная новизна заключается в том, что впервые установлен потенциал продуктивности луговой растительности, сформированной на залежи со среднеокультуренной дерново-подзолистой почвой на основе применения четырех систем ведения (примитивная, минеральная, техногенная и техногенно-минеральная), двух типов травостоев (злаковый и бобово-злаковый), трех уровней минерального питания (без применения удобрений, РК и ЫРК) и двух способов использования травостоев (сенокосное и пастбищное), а также дана агроэнергетическая и экономическая оценка перспективных технологий формирования луговых угодий на залежи.

1. Обзор литературы.

162 Выводы.

1. Освоение залежи, расположенной на дерново-подзолистой ранее известкованной почве (рНсол 5,0), среднеобеспеченной гумусом (1,9%), с повышенным содержанием доступных форм фосфора (126 мг/кг) и среднеобеспеченных калием (100 мг/кг), в луговые угодья на основе разработанных систем позволяет в Нечерноземной зоне не допустить зарастания их лесо-кустарниковой растительностью и получать в зависимости от применяемых технологий и материально-технического обеспечения хозяйств 3,2−4,8 тыс. корм.ед. при пастбищном и 3,8−4,7 тыс. корм.ед. с 1 га при сенокосном использовании.

2. Зарастание залежи, начинающееся с типичной фазы рудеральной растительности с преобладанием сорных видов, характерных для пахотных земель, на второй и третий годы на основе автогенной восстановительной сукцессии при заповедном режиме (без использования) быстро преобразуется в травянистую растительность с типичными представителями опушечно-лесной флоры, среди которой преобладает малоценный в кормовом отношении вейник наземный, а также присутствуют другие видыпредставители лесной флоры (береза бородавчатая, кипрей мохнатый, купырь лесной, гравилат городской, бородавник обыкновенный, вероника дубравная и др.). В этом проявилось важное отличие автогенной сукцессии залежи от неисполь зуемого старовозрастного пастбища (9−11 гг. жизни), где в составе растительности в этот период устойчиво сохранились типичные виды луговой флоры (пырей ползучий, лисохвост луговой, мятлик луговой, полевица тонкая и др.), препятствующие быстрому внедрению лесной растительности.

3. Одним из ведущих антропогенных факторов формирования пастбищного типа растительности на залежи является соблюдение режима использования ее в фазу кущения-выхода в трубку злаковых трав (3 цикла за сезон). На основе запаса жизнеспособных семян, находящихся в почве (около 30 млн. шт/га), уже на второй-третий годы формируется разнотравно-низовозлаковый травостой, характерный для присельских пастбищ. Продуктивность его в среднем за три года составила 38 ц/га СВ, 3,3 тыс. корм. ед.

4. Освоение залежи под пастбищные угодья на основе техногенно-минеральной системы, включающей залужение упрощенной двухкомпонентной злаковой травосмесью (тимофеевка луговая + овсяница луговая) или клеверо-злаковой травосмесью с последующей ежегодной подкормкой удобрениями соответственно в дозах ИздРзоКбо и РзоК60, препятствует внедрению вейника наземного и разнотравья, способствует формированию травостоя, пригодного для использования крупным рогатым скотом. Продуктивность этих травостоев составила 58 и 52 ц/га СВ, 56 и 54 ГДж ОЭ, 4,3 и 4,6 тыс. корм, ед., 7,5 и 8,6 ц/га сырого протеина. Техногенная система, включающая рыхление верхнего слоя почвы с целью уничтожения рудеральной растительности без посева трав, не улучшает состав травостоятолько в результате залужения злаковой и бобово-злаковой травосмесями участие вейника наземного снижается с 12−37 до 2−8% и разнотравья с 31−57 до 5−12%- с 1 га произведено соответственно 30 и 47 ц СВ, 2,6 и 4,2 тыс. корм, ед., 4,6 и 8,4 ц сырого протеина.

5. Сенокосный тип травостоя на залежи можно создать на основе техногенной и техногенно-минеральной системы. В результате применения техногенной системы, включающей залужение злаковой и бобово-злаковой травосмесями, заметно снижается внедрение вейника наземного с 29−31 до 2−13% и засорение травостоя разнотравьем с 20−24 до 5−8%, продуктивность составила 39 и 48 ц/га СВ, 38 и 48 ГДж ОЭ, 3,0 и 3,8 тыс. корм, ед., 4,5 и 6,6 ц/га сырого протеина. Наиболее ценный состав травостоя сформировался благодаря залужению бобово-злаковой травосмесью с ежегодным внесением Р20К30, участие злаков на второй — третий годы жизни составило 26 и 60%, бобовых 52 и 35% и разнотравья — 22 и 5%- с 1 га получено 56 ц СВ, 61 ГДж ОЭ, 4,7 тыс. корм, ед., 7,8 ц сырого протеина. При залужении злаковой травосмесью и внесении ежегодной подкормки в дозе Ыб0Р2оКз0 продуктивность 1 га составила 71ц СВ, 59 ГДж ОЭ, 4,4 тыс. корм, ед., 6,5 ц сырого протеина.

6. Качество корма при пастбищном использовании залежи во второй и третий годы повышалось по всем основным показателям по сравнению с первым годом благодаря переформированию состава травостоя и улучшению условий увлажнения за счет атмосферных осадков. В результате этого травостой стал пригодным для кормления крупного рогатого скота, а в первый год (без применения удобрений) — только для кормления овец. При освоении залежи на более плодородных почвах или при применении полной смеси удобрений в дозах^0РзоК6о в минеральной и техногенно-минеральной системах на злаковом травостое уже в первый год можно получить корм с достаточным содержанием сырого протеина (14,4−16,9% СВ), при залужении бобово-злаковой травосмесью — со второго года (16,8−20,0%).

7. При залужении залежи злаковой и бо. бово-злаковой травосмесями качество сырьевой массы в год освоения соответствует отраслевому стандарту силоса первого класса. При двуукосном режиме использования сенокоса качество сырья во второй и третий годы в первом укосе соответствует первому-третьему классу сена, во втором укосе — повышается до уровня первого классаконцентрация обменной энергии в первом укосе составила 8,5−10,3 МДж в 1 кг СВ, 9,3−10,7 МДж во втором укосе при применении всех технологий.

8. При внесении Ы90 при пастбищном освоении залежи коэффициент использования удобрений (КИУ) повысился с 47% на естественном травостое до 51%о на сеяном, при внесении К6о на сенокосе соответственно с 48 до 54%. Эффективность накопления биологического азота в урожае трав при создании бобово-злакового пастбища на залежи соответствовала применению 118−126 кг/га минерального азота на злаковом травостое, при сенокосном использовании — 63−96 кг д.в. азотных удобрений.

9. На первом этапе освоения залежи (за первые три года) под луговыми фитоценозами в почве (слой 0−20 см) образуется 117−159 ц/га СВ подземной массы, в которой накапливается 259−360 кг азота, 120−190 кг фосфора (Р2О5) и 240−300 кг кальция (СаО), что сохраняет зольные элементы от выщелачивания их из дерново-подзолистой почвы.

В результате потребления элементов питания урожаем трав, закрепления их в подземной массе фитоценоза и различных потерь (за счет вымывания, денитрификации и других процессов) за трехлетний период установлено повышение кислотности почвы (снижение рНсол с 5,0 до 4,3−4,7), падение обеспеченности луговых травостоев подвижным фосфором от повышенного до низкого уровня (со 126 до 54−89 мг/кг) и обменным калием — от среднего до низкого (со 100 до 46−60 мг/кг), содержание общего азота в почве также снизилось — с 0,13 до 0,11−0,12%. Благодаря дерновообразовательному процессу (образованию корней, частичному их отмиранию и гумификации органической массы) содержание углерода в почве повысилось с 1,1 до 1,21,3% на пастбище и до 1,3−1,5%) на сенокосе.

10.Среднегодовые совокупные затраты антропогенной энергии при освоении залежи под пастбища на основе примитивной системы и участкового способа использования составили 1,3 ГДж/га, в техногенной системе, включающей залужение бобово-злаковой травосмесью, они повысились в 2,2 раза, в техногенно-минеральной системе (при огораживании) при внесении РзоК6о на этом травостое — в 2,2 раза, а при внесении К90РзоК60 на злаковом травостое и огораживании территории — в 5 раз, но благодаря повышению продуктивности окупаемость агроэнергетических затрат за счет производства обменной энергии (в поедаемом корме) была высокой — соответственно с системами 26,2- 14,5- 7,5 и 3,4 раза, что дает научное обоснование для их применения. При освоении залежи под сенокос на основе перспективной техногенно-минеральной системы затраты окупались сбором обменной энергии в 5,2 раза на бобово-злаковом травостое (фон Р20К30) и в 3,2 раза на злаковом травостое (фон НбоРгоКзо), при этом замена минерального источника азота на биологический способствовала сокращению антропогенных затрат на производство сырого протеина почти в 2 раза (с 2,9 до 1,5 ГДж/ц).

11. Экономическая оценка систем и технологий освоения залежи под пастбища показала эффективность применения примитивной и техногенной системы с посевом бобово-злаковой травосмеси, техногенно-минеральной системы с посевом бобово-злаковой (фон Р3оК6о) и злаковой травосмесей (фон ЫдоРзоКбо) — себестоимость 1 корм. ед. составила 0,35−1,16 руб. при окупаемости капитальных вложений (3,0−8,3 тыс. руб/га) в течение одного сельскохозяйственного годаприменение участкового способа пастьбы в примитивной системе позволяет в первые годы обходится без капитальных вложений. При освоении залежи под сенокос на основе техногенной системы с посевом бобово-злаковой травосмеси, а также на основе техногенно-минеральной системы с внесением Р20К30 на этом типе травостоя и ИбоРгоКзо на злаковом травостое себестоимость 1 корм. ед. составила 0,74−0,99 руб., капитальные вложения окупались за 1 год.

Предложения производству.

Неиспользуемую пашню — вынужденную залежь, расположенную на дерново-подзолистой среднесуглинистой, среднекислой почве, среднеобеспеченной гумусом и калием, с повышенным содержанием фосфора, в зависимости от ресурсного обеспечения хозяйств можно быстро реконструировать в пастбище или сенокос на основе применения многовариантных технологий.

1. На основе примитивной технологии, включающей самозарастание пашни при наличии в почве жизнеспособных семян ценных видов трав (мятлик луговой, мятлик обыкновенный, полевица тонкая и гигантская, овсяница красная, а также клевер ползучий) для формирования пастбищного типа травостоя с продуктивностью 3,3 тыс. корм. ед. с 1 га (в поедаемом корме) в среднем за три года необходимо организовать рациональное использование в фазу кущения злаковых трав (три цикла за сезон) на основе участковой пастьбы в первый год мелкого рогатого скота, во второй и третий годы крупного рогатого скота, а при наличии ресурсов — на основе огораживания и включения в общую территорию культурного пастбища.

2. При наличии семян следует залужать бобово-злаковой травосмесью (клевер луговой 5 кг, клевер ползучий 2 кг, тимофеевка луговая 6 кг и овсяница луговая 8 кг семян на 1 га с использованием районированных сортов) продуктивность повышается до 4,2 тыс. корм, ед./га без удобрения в среднем за три года (залужение под покров райграса однолетнего Рапид 12 кг/га) — в связи со снижением содержания в почве фосфора и калия на третий год эффективно применение подкормки в дозе РзоК60.

3. При отсутствии семян бобовых необходимо проводить залужение злаковой травосмесью (тимофеевка и овсяница луговая — 8 и 12 кг/га семян) в сочетании с ежегодной подкормкой N90 за сезон (по N45 под первый и второй циклы стравливания в сочетании с фосфорными и калийными удобрениями в дозах, зависящих от обеспеченности почвы этими элементами), что позволяет получить 4,6 тыс. корм, ед./га в среднем за первые три года пользования.

4. Сенокосный тип травостоя в этих условиях следует создавать только на основе техногенно-минеральной системы. При залужении клеверо-злаковой травосмесью (клевер луговой 5 кг/га, тимофеевка луговая 6 кг/га и овсяница луговая 8 кг/га семян на 1 га с использованием районированных сортов) в сочетании с ежегодной подкормкой в дозе Р20К30 можно получать 4,7 тыс. корм, ед./га в среднем за первые три года пользования, при залужении злаковой травосмесью (тимофеевка — 8 кг и овсяница луговая 12 кг/га) при подкормке Ы6оР2оКзо — 4,4 тыс. корм, ед./га.

Научный прогноз.

Позитивный прогноз. При формировании травостоев на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве более богатой по содержанию.

168 подвижных форм фосфора и калия (на уровне повышенной и высокой обеспеченности) на основе самозарастания залежи можно получать .4 тыс. корм, ед./га на пастбище, а при дополнительном внесении азота в дозе N90 -4,8 тыс. корм, ед./га.

Негативный прогноз. Пастбищный и сенокосный типы травостоев без применения разработанных технологий не формируются, происходит восстановление типичной опушечно-лесной растительности с преобладанием вейника наземного, малоценного в кормовом отношении вида, указывающего также на дальнейший этап зарастания этой площади древесно-кустарниковой растительностью (ива, береза, осина и прочие малоценные виды).

Заключение

.

Среднегодовые совокупные затраты антропогенной энергии в примитивной системе включающей освоение залежи под пастбище на основе организации участковой или загонной системы использования и самовосстановления травостоя, были наиболее низкими (1,3−2,8 ГДж/га). По мере усложнения технологий затраты антропогенной энергии повышались в техногенной системе на 46−123% при применении участкового способа использования и на 25−57% при огораживании пастбищ, в минеральной системе соответственно на 138−754 и на 64−350%) и в техногенно-минеральной системе на 118−404% для второго способа использования. При этом следует отметить резкое возрастание антропогенных затрат на применение К90РзоКбо по сравнению с РзоК6о: в 2,7 раза в минеральной и в 2,3 раза в техногенно-минеральной системе.

С учетом всесторонней оценки эффективности антропогенных затрат в различных системах, включающей повышениепродуктивности пастбищ, уровень окупаемости антропогенных затрат сбором обменной энергии (по поедаемой массе), удельных затрат на производство 1 ГДж ОЭ и 1 кг сырого протеина, следует, что при естественном самозарасгании залежи наиболее эффективным было применение РзоК6о, в техногенной системезалужение бобово-злаковой травосмесью, в техногенно-минеральнойприменение РК на бобово-злаковом травостое. Особо следует подчеркнуть, что использование биологического фактора в виде создания бобово-злакового травостоя в техногенно-минеральной системе способствовало снижению удельных затрат на производство 1 ГДж ОЭ на 55%о, на 1 кг сырого протеина — на 64%о по сравнению с использованием минерального азота.

В связи с близкими результатами по продуктивности пастбища на залежи и при улучшении старосеяного пастбища, а также по затратам на системы их ведения все показатели агроэнергетической эффективности в опытах 1 и 2 различались незначительно.

При освоении залежи под сенокос совокупные затраты в примитивной системе составили 6,6 ГДж/га антропогенной энергии, т. е. увеличились на 43% по сравнению с пастбищем, что объясняется производственными затратами на заготовку объемистых кормов (силоса и сена). В результате этого удельные затраты на производство 1 ГДж ОЭ увеличились на 43% (со 136 до 194 МДж) и на 1 кг сырого протеина на 89% (с 9 до 17 МДж). Вместе с тем, закономерности по окупаемости антропогенных затрат сбором обменной энергии незначительно отличались от результатов, установленных для пастбищ. В минеральной системе наиболее эффективным было применение Р20К30, в техногенной системе — залужение бобово-злаковой травосмесью, в техногенно-минеральной — применение РК на этом травостое. Следует отметить, что при укосном использовании затраты на производство 1 ГДж ОЭ в техногенной системе увеличились на 33−46% по сравнению с пастбищным использованием, а также на производство 1 кг сырого протеина — на 69−80%). В техногенно-минеральной системе на сенокосе, где дозы удобрений были снижены, различия в этих показателях были не существенными.

Анализ экономической эффективности освоения залежи под пастбище в примитивной и минеральной системах показывает, что производственные затраты на организацию участковой пастьбы и уход за травостоем (подкашивание сорняков и внесение подкормки) составили 979−1490 руб/га, позволяют обходиться без капитальных вложений и получать корм с самой низкой себестоимостью — 35−38 коп за 1 корм. ед. В техногенной системе возникает потребность в капитальных вложениях на обработку почвы (1584 руб) и залужение (2396−3045 руб/га) — при производстве 3,5 тыс. корм, ед./га (в поедаемом корме) на бобово-злаковом пастбище капитальные вложения окупались за 1 сельскохозяйственный год даже при применении огораживания, при получении 2,2−2,7 тыс. корм, ед./га — за 2 года. В техногенно-минеральной системе в первый период освоения залежи, расположенной на дерново-подзолистой почве среднеобеспеченной калием и с повышенным содержанием подвижного фосфора, эффекта от подкормки Р30Кб0 на бобово-злаковом травостое не былона злаковом травостое в этой системе (фон ЫРК) себестоимость кормовой единицы составила Г, 16 руб, капитальные вложения окупались за один год. Таким образом себестоимость одной корм. ед. (0,35−1,16 руб), полученной в пастбищном корме на залежи, в 2,8−9 раз ниже себестоимости фуражного зерна в современных ценах.

Капитальные вложения при освоении залежи под сенокос в техногенно-минеральной системе составили 1,6−2,6 тыс. руб/га, что в 3,2−3,3 раза меньше, чем на пастбище, где применяется огораживание. Однако, производственные текущие затраты на заготовку объемистых кормов (силос и сено) увеличили среднегодовые приведенные затраты до 2,03−2,74 тыс. руб/га, что оказалось близким к этому показателю на пастбище в примитивной и техногенной системах. В минеральной и техногенно-минеральной системах на сейокосе, вследствие более низких доз минеральных удобрений приведенные затраты снизились по сравнению с пастбищем на 9−21%. Себестоимость одной корм, ед. при заготовке объемистых кормов (силос и сено) с учетом технологических потерь составила 0,71−0,99 руб, что в 3,2−4,5 раз ниже современных цен на фуражное зерно. Окупаемость 1 руб затрат при освоении залежи под сенокос составила 3,2−4,5 руб, что близко к показателям на пастбище (3,2−5,0 руб). Результаты производственной проверки подтверждают вывод, сделанный в полевом опыте о преимуществе создания бобово-злаковых травостоев для сенокосного использования, при этом себестоимость 1 корм. ед. составила 0,73 руб, рентабельность производства 340%, годовой экономический эффект составил 4,4 тыс. руб/га.