Многовариантные системы ведения долголетних сенокосов на суходолах Центрального района Нечерноземной зоны

Площади сенокосов Российской Федерации занимают 21,7 млн. га (по данным 1996 г.). Урожайность сенокосов в период 1986;1990 гг. составляла 9,4 ц/га в среднем, в том числе на улучшенных сенокосах — 14 ц/га. Основным направлением увеличения производства кормов на природных кормовых угодьях (ПКУ) в 1980;1990 гг. был признан курс на интенсификацию луговодства, включающий проведение работ по коренному улучшению, кулыуртехнических, гидротехнических мероприятий и применение повышенных доз удобрений. Объемы применения минеральных удобрений за период с 1976;1980 по 1985;1990 гг. выросли в 1,5 раза (с 287 тыс. т до 435 тыс. т действующего вещества) — соответственно, производство сена на улучшенных лугах за этот период увеличилось в 1,6 раза.

В настоящее время отечественное кормопроизводство носит экстенсивный характер: отмечается прекращение работ по улучшению ПКУ и резкое падение объемов применяемых удобрений. Если в 1986;1990 гг. удобрения применялись на 5% площадей ПКУ, то в 1996;1999 гг. только на 0,3% площадейобъемы внесенных удобрений уменьшились в 28 раз (с 435,0 до 15,6 тыс. т д.в.). Валовый сбор сена с природных и улучшенных сенокосов, достигший за период 1986;1990 гг. в среднем 24 млн. т, в 19 961 999 гг. снизился на 37%. Обострилась задача по приостановлению деградации природных травостое&в результате которой происходит замена ценной кормовой луговой растительности на малоценную древесно-кустарниковую, особенно на удаленных и мелкоконтурных сенокосах, где затруднено механизированно!" скашивание, а также усиливается развитие эрозионных процессов на склоновых землях.

Поэтому в настоящее время актуальное значение приобретает поиск доступных путей восстановления и повышения продуктивности на основе низкозатратных, энергосберегающих, экологически безопасных систем ведения, технологий и приемов.

В ранее проведенных исследованиях отсутствововала оценка систем ведения сенокосов с учетом современных агроэнергетических методов. В отдельных публикациях отражены результаты исследований по эффективности приемов и технологий поверхностного и коренного улучшения, однако проведение их в различных условиях и в разные периоды не позволяет дать объективную оценку с учетом репрезентативности.

Поэтому целью планируемых исследований является дать комплексную оценку многовариантных систем ведения сенокосов, расположенных на суходолах, которые занимают 85−91% по областям в Нечерноземной зоне РФ. Для установления закономерностей влияния технологических систем ведения на состав агрофитоценоза, продуктивность и изменение п, лодородия почвы и их агроэнергетическую и экономическую эффективность исследования направлены на решение следующих задач:

1) изучить изменение ботанического состава долголетнего агрофитоценоза (за 51−53 гг. пользования) под влиянием разных систем ведения сенокосов;

2) определить влияние систем ведения сенокосов на качество произведенного травяного сырьья;

3) установить изменение продуктивности в зависимости от применяемых технологических систем;

4) дать оценку действия удобрений (органических, минеральных и их сочетания) по выжусу, коэффициенту использования, окупаемости их сбором обменной энергии и кормовых единиц;

5) изучить изменение плодородия почвы под влиянием антропогенных факторов и дерновообразовательного процесса, в том числе дать оценку роли дождевых червей в нем;

6) провести агроэнергетическую и экономическую оценку многовариантных систем ведения сенокосов с целью установления наименее затратных и наиболее эффективных.

выводы.

1. В результате проведения исследований на долголетних сенокосах (51−53 гг. пользования), созданных в Центральном районе Нечерноземной зоны на суходолах с дерново-подзолистыми почвами, установлена возможность получения при применении техногенно-минеральной системы 37−52 ГДж обменной энергии (ОЭ), 2,8−4,0 тыс. корм.ед. с 1 га в зависимости от удобрения 120Р45 К90) • При регулярном уходе и рациональном использовании (два укоса за сезон, первый укос в фазу цветения лисохвоста лугового) сформировались ценные по составу травостои. Ведущая фитоценотическая роль в поддержании продуктивного долголетия травостоев принадлежит короткокорневищному злаку — лисохвосту луговому, что указывает на необходимость включения его в состав высеваемых травосмесей с целью обеспечения формирования самовозобновляющихся травостоев.

2. На 51−53 гг. пользования доминирование видов злаковых трав (65−85%) в травостое достигалось в техногенно-минеральной системе с внесением полного минерального удобрения (дозы азота от 60 до 120 кг/га д.в.), а также в комбинированной системе (75−90%), включающей сочетание минеральных (Ы90РК) и органических удобрений. На этих фонах сформировались лисохвостно-разнотравно-злаковые ассоциации, при более высоком уровне минерального питания (N?20+60⁴⁵¹^90) — кострецово-лисохвостно-мятликово-разнотрав-ные ассоциации. Однако вследствие установленной склонности к полеганию последние не отвечают технологическим требованиям укосного использования.

3. В техногенной системе ведения сенокосов, где формирование травостоя происходило на фоне естественного плодородия дерново-подзолистых почв, основу фитоценоза составляли низовые злаки (48%), доля верховых видов злаков и разнотравья была значительно меньше (соответственно 24 и 22%), участие бобовых трав в среднем за 3 года наблюдений не превышало 6%. Перестройка сенокосного травостоя в пастбищный происходила как в техногенной и низкозатратной техногенно-минеральной (с внесением РК) системах, так и в техногенно-органической системе (10 и 20 т/га навоза), что обуславливает необходимость трансформации сельскохозяйственных угодий.

4. При благоприятном режиме влагообеспеченности (1998 г.) качество травяного сырья отвечало требованиям стандарта на сено 1 класса во всех системах ведения сенокосов. В более сухие годы в техногенно-минеральной системе на фоне РК вследствие снижения содержания бобовых в сырьевой массе (до 15%) концентрация сырого протеина оказалась недостаточной (9,310,3%) для первого класса сена, вследствие чего оно отнесено ко 2 классу. Сено, полученное в первом укосе на травостоях в техногенно-минеральной системе, включающей полную смесь минеральных удобрений, и в комбинированной системе отвечало требованиям 2 класса в засушливом 1997 г. и 1 класса в 1998 и 1999 гг. В техногенно-органической системе (20 т/га навоза) произведенный корм по всем показателям в течение всех лет исследований отвечал требованиям стандарта для сена 1 класса.

Качество сена во втором укосе 1998 г. понизилось до 2 класса из-за падения концентрации сырого протеина и увеличения содержания клетчатки в корме вследствие интенсивного отрастания отавы. В 1999 г. сено, полученное во втором укосе, отвечало требованиям 1 класса при использовании любой из изучаемых систем благодаря снижению активности ростовых процессов в засухув 1997 г. вследствие более продолжительной засухи второй укос не сформировался.

5. Урожайность травостоя в техногенной системе в среднем за 51−53 гг. пользования составила 27,8 ц/га, что характерно для типичного фитоценоза на естественных суходольных лугах временно избыточного увлажнения. Потенциал продуктивности сенокоса в эти годы пользования при техногенной системе составил 26,7 ГДж ОЭ, 2 057 корм.ед., 325 кг сырого протеина с 1 га за счет естественного плодородия.

Применение техногенно-минеральной системы, включающей различные приемы полного минерального удобрения, обеспечило прирост урожайности на 110−159% по сравнению с техногенной системой. Наиболее высокий рост урожайности установлен при дробном внесении N120 (с распределением под 1 укос 80 и под 2 укос 40 кг/га), что гарантировало получение технологически полноценной урожайности во втором укосе — 9−14 ц/га СВ в засушливые годы и 35 ц/га при благоприятном увлажнении. Применение комбинированной системы обеспечило получение суммарного эффекта от применения компонентов разных систем ведения, при этом достигнутая прибавка урожайности (148%) была близка к этому показателю в техногенно-минеральной системе с внесением^2оРК (140%). Поэтому применение органических удобрений (20 т/га навоза 1 раз в 4 года) заменяет ежегодное применение минеральных азотных удобрений в дозе N30.

6. Динамика урожайности по годам существенно зависела от погодных условий. В целом урожайность травостоев заметно снижалась в остро засушливые годы, в техногенной системе недобор урожайности достигал 50%. Однако применение систем, основанных на внесении полной смеси удобрений, обеспечивало большую устойчивость урожайности: отклонения от среднего ее значения составляли -19−24% в неблагоприятные годы, +23 — +25% в год с повышенным увлажнением.

7. Продуктивность сенокоса 51−53 гг. пользования благодаря применению техногенно-минеральной системы повышалась в 1,8−2,4 раза без перезалужения и подсева (с 26,7 до 49,5−65,6 ГДж ОЭ с 1 га) в результате улучшения уровня питания трав, связанного с увеличением доз азота с 60 до 120 кг/га за сезонс 1 га получено 3,8−5,0 тыс. корм.ед., 7,2−10,0 ц/га сырого протеина. При повышении сезонной дозы азотных удобрений до N180 в этой системе продуктивность сенокоса не изменялась по сравнению с дозой N120.

В комбинированной системе продуктивность травостоя (65,6 ГДж/га) благодаря действию двух видов удобрений (^0РК + навоз) была близкой к продуктивности сенокоса в техногенно-минеральной системе с Ы^оРК, то есть достигнута экономия 30 кг/га д.в. азотных удобрений.

8. Окупаемость 1 кг д.в. азотных удобрений прибавкой урожая существенно превосходила окупаемость полной смеси удобрений: для доз N60 и N120 в расчете на 1 кг азота получено 29 и 24 корм, ед., на 1 кг смеси — 9 и 11 корм.ед. Дополнительное известкование на фоне Н8о+4оР45К9о повысило окупаемость 1 кг азота до 28 корм.ед. (1 кг МРК — до 13). При повышении дозы до N180 произошло снижение окупаемости 1 кг азота до 16 корм.ед. (для КРК — до 9 корм.ед.). Соответствующие закономерности установлены по окупаемости удобрений дополнительным сбором ОЭ (МДж).

Окупаемость 1 т навоза составила в сумме за 3 года 1,95 ГДж ОЭ для дозы 10 т/га и 1,61 ГДж — для 20 т/га, соответственно 176 и 144 корм.ед., 32,4 и 29,4 кг сырого протеина.

9. При содержании в дерново-подзолистой почве под травостоем 53 года пользования 3,28% гумуса, 46 мг Р2О5 и 66 мг КгО в 1 кг почвы потребление питательных веществ урожаем трав составило (кг/га): 51,5 азота, 11,9 Р2О5, 46,7 КгО и 39,2 СаСОз. Под влиянием техногенно-минеральной системы при содержании в почве 68−92 мг/кг Р2О5 и 51−54 мг/кг КгО вынос азота в вариантах ЫбоРК, № 2оРК и Т^оРК увеличился соответственно в 2,3, 3,0 и 3,3 раза, вынос фосфора — в 3,1, 3,7 и 3,1 раза, калия — в 2,9, 3,3 и 2,8 раза, кальцияв 1,8, 1,8 и 2,1 раза (в среднем за 3 года). В комбинированной системе в результате влияния органического удобрения вынос азота повысился на 8%, вынос Р2О5 — на 32 и К2О — на 19% по сравнению с соответствующей техногенно-минеральной системой (№оРК).

10. Наиболее высокий коэффициент использования азотного удобрения (КИУ) установлен для дозы №оРК в составе техногенно-минеральной системы — 109% в среднем за 3 года, что объясняется дополнением минерального источника азота биологическим благодаря участию бобовых в травостое. При увеличении дозы с N120 до N180 КИУ снизился с 88 до 65%, что указывает на нецелесообразность применения высоких доз удобрений в условиях ограниченности ресурсов. КИУ азота, поступившего с 10 т/га навоза, достигал 146% (в сумме за 3 года последействия), для 20 т/га — 131% в результате стимулирования симбиотической и несимбиотической азотфиксации. КИУ для фосфорных и калийных удобрений в парной смеси составили соответственно.

33 и 65%, а под влиянием азотных удобрений в дозах от 60 до 120 кг/га в техногенно-минеральной системе соответственно повысились до 56−71 и 100 121%.

11. Накопление подземной массы за 53 года пользования в зависимости от системы ведения достигало 190−284 ц/га СВ, то есть за этот период сформировалась мощная дернина. Распределение корней в почве было неравномерным, основная масса (81−84%) сконцентрирована в верхнем слое (0−10 см) по сравнению со вторым (10−20 см). Это обусловлено особенностями почвообразовательного процесса в лесной зоне и размещением корневой массы трав в более плодородном верхнем слое. Применение техногенно-минеральной системы повысило темпы накопления корней на 46−49% по сравнению с техногенной системой, а более ограниченный уровень питания трав на фоне техногенно-органической системы приводил к снижению этого показателя.

12. В подземной массе сенокоса при техногенной системе ведения содержалось 1,27% азота (или 242 кг/га), фосфора 0,15% (или 28,5 кг/га) — в техногенно-минеральной системе накопление азота повысилось на 45−61%, фосфора — на 116−126%, в техногенно-органической системе соответственно на 7 и 29%, в комбинированной — на 50 и 79%. Эти результаты показывают, что дернина старовозрастного луга может временно служить источником элементов питания после ее рыхления и минерализации для вновь созданного травостоя.

13. Под влиянием техногенно-минеральной и особенно комбинированной систем ведения содержание доступного фосфора в почве повысилось как по сравнению с техногенной системой (на 39−89 мг/кг за весь период опыта), так и по сравнению с исходным состоянием (на 25−75 мг/кг). Содержание калия в почве повысилось только в результате применения техногенно-минеральной системы, включающей ежегодную подкормку РК (на 31−45 мг/кг), а в остальных системах отмечено понижение этого показателя (на 12−26 мг/кг) вследствие высокого выноса калия с урожаем трав, что указывает на необходимость повышения дозы этого удобрения в дальнейшем.

Максимальные темпы накопления гумуса в почве отмечены при применении навоза, несмотря на поверхностный способ его внесения (осенью по дернине луга) — 523−572 кг/га в год. Вместе с тем, и в других изучавшихся системах среднегодовые показатели накопления гумуса в почве (316−426 кг/га) были высокими, чему способствовала не только запашка дернины в 1946 г., но в большей мере разложение отмерших подземных органов многолетних трав, а также стерни и опада в процессе пользования сенокосом.

14. Ежегодное накопление валовой энергии в биогеоценозе (надземная, подземная масса, повышение плодородия почвы по сравнению с исходным уровнем) в техногенной системе составило 62,9 ГДж/га. Под влиянием техногенно-минеральной системы этот показатель возрос на 39−121%, в техногенно-органической системе — на 35 и в комбинированной — на 13А %.

Распределение суммарного производства энергии по элементам биогеоценоза показывает, что основная ее доля (80−90%) сосредоточена в надземной массе, при этом принципиальных различий для изучавшихся технологических систем ведения сенокосов не установлено. Это подтверждает ведущую роль биологического фактора — фотосинтеза многолетних трав в формировании валовых потоков энергии в луговых агроэкосистемах.

15. Среднегодовые размеры фотосинтеза, установленные по разнице производства валовой энергии в агроэкосистеме и совокупных затрат антропогенной энергии, в техногенной системе составили 60 ГДж/га в среднем за год, в техногенно-минеральной системе этот показатель повысился на 38 106%, в техногенно-органической — на 22% и в комбинированной системе — на 115%. Это раскрывает ведущую роль антропогенного фактора в изменении размеров фотосинтеза фитоценозом.

16. На активность дождевых червей негативно влияют высокие дозы удобрений и повышение кислотности почвы, особенно на припочвенные виды, непосредственно контактирующие весной с удобрениями. Установленные показатели численности дождевых червей для перспективных систем ведения сенокосов, включавших оптимизированные уровни питания растений, являются характерными для сложившихся устойчивых биоценозов, так как определенной сопряженности с какими-либо нарушениями экологического равновесия в них выявить не удалось.

17. Среднегодовые затраты по капитальным вложениям составляли 0,6 ГДж, или 3−21% от общей суммы затрат на различные системы ведения сенокосов, текущие затраты на уход (удобрение) и заготовку сена были основными (79−97%). Наиболее высокий агроэнергетический коэффициент (АК) по окупаемости совокупных антропогенных затрат сбором обменной энергии в корме получен в экстенсивной техногенной системе — 690% в среднем за 3 года. В результате интенсификации на основе применения техногенно-минеральной системы с внесением полных смесей удобрений АК составили 310−367%, с внесением фосфорно-калийной смеси — 604%. Высокие АК установлены также для техногенно-органической системы — 429 и 331% соответственно для 10 и 20 т/га навоза.

18. Экономическая оценка систем ведения сенокосов, включающих приемы удобрения (в ценах 1 квартала 2000 г.), позволила установить наибольшую эффективность техногенно-минеральной системы, включающей ежегодную подкормку трав полным минеральным удобрением (60−120 кг/га азота), которая обеспечивала самую низкую себестоимость продукции (0,32−0,34 руб. за 1 корм.ед.) и самую высокую рентабельность (336−367%). В комбинированной системе себестоимость корма повысилась до 0,47 руб. за 1 корм.ед., оставаясь в то же время в 3 раза дешевле 1 кг овса, рентабельность составила 222%. Капитальные вложения на создание сеяного сенокоса за счет получения высокой урожайности окупались в течение одного года в техногенно-минеральной и комбинированной системах, двух лет — в техногенно-органической системе.

Предложения производству.

В зависимости от состава травостоя, обеспеченности хозяйства площадью и удобрениями на суходольных сенокосах Центрального района Нечерноземной зоны рекомендуется применять многовариантные системы ведения, обеспечивающие сохранение продуктивного долголетия свыше 50 лет пользования без перезалужения и подсева.

1. Для создания долголетних самовозобновляющихся травостоев при дву у косном использовании сенокосов, расположенных на суходольных лугах, в состав высеваемых травосмесей рекомендуется включать лисохвост луговой при планируемых подкормках полной смесью минеральных удобрений, в том числе Нзо-Кш.

2. В зависимости от ресурсного обеспечения минеральными удобрениями и планируемого уровня продуктивности на травостоях с преобладанием лисохвоста лугового следует ежегодно вносить:

• НюРК — для получения с 1 га 45 ц сена и 2,8 тыс. корм.ед.;

• К90РК — для получения с 1 га 52 ц сена и 3,2 тыс. корм.ед.;

• ИпоРК — для получения с 1 га 59 ц сена и 4,0 тыс. корм.ед.

В годы с благоприятным увлажнением сезонную дозу N120 целесообразно вносить дробно: КГ80 под первый и N40 под второй укос, урожайность которого достигает 70% от уровня первого укоса.

Дозы фосфорных и калийных удобрений в таких смесях на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, бедных по содержанию этих элементов (60−70 мг в 1 кг почвы) должны соответствовать 45 кг/га д.в. суперфосфата и 90 кг/га д.в. хлористого калияв других почвенных условиях дозы РК уточняют в соответствии с принятыми рекомендациями.

3. При наличии внутрихозяйственных ресурсов органических удобрений для применения их на лугах целесообразно периодически вносить 20 т/га навоза (1 раз в 4 года) в сочетании с ежегодной подкормкой минеральными удобрениями в дозах К90РК, что обеспечивает сбор 61 ц сена, 3,8 тыс. корм.ед. с 1 га и позволяет экономить 30 кг/га д.в. азотных удобрений в год.

4. При применении экстенсивной техногенно-органической системы (внесение 10 или 20 т/га навоза 1 раз в 4 года), низкозатратной техногенно-минеральной системы, включающей ежегодные подкормки в дозах Р45К90, или техногенной системы (без удобрения) вследствие переформирования травостоя верхового типа в разнотравно-бобово-низовозлаковый, пригодный для выпаса скота, необходимо предусмотреть трансформацию сенокосных угодий в пастбищные.

7.3.

Заключение

.

В зависимости от ресурсного обеспечения хозяйств на сеяных суходольных лугах Нечерноземной зоны могут применяться многовариантные системы ведения сенокосов. Так, при отсутствии в хозяйствах средств на внесение удобрений совокупные антропогенные затраты, благодаря рациональному использованию и сохранению долголетия травостоев, в техногенной системе были низкими и составляли 2,9 ГДж/га в среднем за год, при получении 20 ГДж ОЭ с 1 га они окупались в 7 раз.

При интенсификации сенокосов на основе низкозатратной техногенно-минеральной системы, включающей РК, совокупные среднегодовые затраты антропогенной энергии повышались в 1,6 раза по сравнению техногенной системой, но благодаря увеличению продуктивности 1 га до 27,8 ГДж ОЭ окупались в 6 раз. Следует отметить существенный рост производства сырого протеина при этой системе ведения за счет биологического фактора — участия бобовых в травостое, благодаря чему затраты антропогенной энергии на производство 1 ц сырого протеина были очень низкими (1,3 ГДж), что близко к техногенной системе (1,2 ГДж). В техногенно-минеральной системе, включающей полные смеси туков, при повышении доз азота от 60 до 120 кг/га среднегодовые антропогенные затраты возрастали в 3,5−5,3 раза, однако благодаря росту сбора обменной энергии с 37 до 48 ГДж с 1 га они окупались в 3,7−3,1 раза соответственно.

Техногенно-органическая система, изучавшаяся в 2 модификациях (10 или 20 т/га навоза), по сбору ОЭ была близка к низкозатратной техногенно-минеральной системе, но в связи с увеличением среднегодовых затрат в 2,0−2,9 раза АК был ниже (429−331%), чем при низкозатратной техногенно-минеральной системой (604%). В комбинированной системе сбор ОЭ с 1 га возрос в 1,2−1,8 раза по сравнению с раздельным применением этих факторов, однако увеличение совокупных затрат до 18,3 ГДж/га привело к снижению их эффективности — АК составил 2,7 против 3,3 раза в соответствующих системах.

Экономическая оценка различных систем ведения долголетнего сенокоса на 51−53 год пользования позволила выявить следующие особенности: техногенная система обеспечила низкую себестоимость 1 корм.ед. (0,26 руб.) и высокую рентабельность (478%) вследствие длительного срока использования и снижения капитальных затрат (до 70 руб./га). В связи с высокими затратами на удобрение (55−73%) в техногенно-минеральной системе, включающей полное минеральное удобрение, в структуре совокупных затрат показатели рентабельности хотя и снизились, но оставались высокими — 274−367%. Наименьший экономический эффект среди изучавшихся систем отмечался для органической системы (навоз 20 т/га), однако за счет внутрихозяйственных возобновляемых ресурсов достигалось повышение продуктивности в 1,5 раза, сбора протеина в корме в 1,6 раза при низкой себестоимости 1 корм. ед (47 коп.) и высокой рентабельности — 221%. Окупаемость капитальных затрат быстрее всего происходит при техногенно-минеральной с полным минеральным удобрением и комбинированной системах (0,8−1,1 года), в других системах — за 2 года.