Химический состав кормовых растений, произрастающих в зоне влияния промышленных предприятий

Введение . Всестороннее удовлетворение потребностей животных в различных элементах питания обеспечивает наиболее полное проявление генетически обусловленных показателей продуктивности, но практически этого достичь невозможно без знания химического состава кормов. В связи с активизацией деятельности государства на северных территориях и перспективами развития до 2030-х гг. встала необходимость обновления научных данных по сельскому хозяйству Енисейского Севера и в частности – по кормовому обеспечению отраслей животноводства.

Цель исследования : получить экспериментальные данные по химическому составу кормовых растений на Енисейском Севере.

Задачи исследования:

– провести сбор и анализ фондовых и полевых материалов;

– изучить влияние изменений в химическом составе кормовых растений на качество корма;

– изучить влияние минеральных удобрений на продуктивность кормов.

Материалом для исследования явились фондовые ресурсы и результаты анализа полевых исследований НИИСХ и ЭА ФКНЦ СО РАН.

Выбор направления исследования обоснован обновлением научных данных по химическому составу кормовых растений Енисейского Севера, которые не велись последние 25 лет, с учетом изменений в результате интенсивного освоения природных ресурсов.

Многофакторные опыты закладывались в соответствии с методикой опытов на сенокосах и пастбищах [1], программой и методикой проведения научных исследований по луговодству [2]. Отбор и анализ растительных образцов проведен по общепринятым методикам [3, 4].

Оценку качества корма проводили на основе зоотехнической программы в сравнении со среднестатистическими данными по хозяйствам Енисейского Севера (1991) и среднестатистическими данными по СССР [5, 6]. Для сравнения также приведены данные Л.Л. Чупрова и А.Л. Чупровой по химическому составу естественной растительности в Эвенкийском районе края за 1988 г. [7].

Учет урожайности провели путем скашивания травы и выборкой проб массой 1 кг с каждой делянки для определения усушки. Содержание к. е. в 1 кг сухого вещества (СВ) корма определяли по формуле к. е. = 0,008 ∙ ОЭ2, где ОЭ2 – обменная энергия, возведенная в квадрат [8]. Качество заготавливаемого сена определяли по массовой доле сырого протеина (сП) в СВ и концентрации в 1 кг СВ к.е.

Климат района субарктический с продолжительной холодной зимой (октябрь – май) и коротким, относительно прохладным летом. Среднегодовая температура воздуха составляет –5... –11 оС, среднемесячные температуры июля +8... +11 оС, января –29...–34 оС (минимальная – минус 53 оС). В течение года выпадает 220– 550 мм осадков. Мощность снегового покрова 0,5– 2,2 м. Снег сходит в начале июня, вскрытие рек происходит в первой декаде июня, ледостав – в начале октября. Особенностью вегетационного периода в регионе является полярный день, когда солнце не заходит за горизонт, и при безоблачном небе процессы фотосинтеза у растений продолжаются круглосуточно [5].

Почвы района исследования – подбуры, криоземы, криоземы грубогумусовые, торфяно-криоземы, криометаморфические, торфяно-глееземы, псаммоземы гумусовые, абраземы. Содержание гумуса в слое 0–20 см составляет 2–6 %. Гумус грубый, слаборазложившийся. Реакция почвенного раствора – 5,0–6,5. Содержание легкогидролизуемого азота – 9,2 мг/100 г почвы; фосфора – 10,9; калия – 12,6 мг/100 г почвы. Недостаточное количество элементов питания требует ежегодного внесения минеральных удобрений.

Результаты исследования . При коротком лете и полярном дне развитие трав протекает в сжатые сроки при быстрой смене фаз развития. Химический состав кормов широко колеблется под влиянием ряда факторов (место произрастания, видовые особенности растений, фазы вегетации, климат и т. д.).

На основе биохимического состава кормовой растительности в зоне присутствия промышленных предприятий была проведена оценка полученного корма с целью заготовки сена при наземной сушке (табл. 1).

Таблица 1

Показатель	I ® о 2 о о < О- S’ о 5 СК 5 00 ГО S	ОО ОО СК ф	2 ° 2 g §S О т— СК )S §ш	Пелятка, 2009 г.		о 2 о ф о	Норильск, 2017 г.
				g’i О I m го ГО 1- О ’5 5 го п Го ю О	2		1 ’В г» ГО S ГО	со X ф О
Содержание в 1 кг сухого вещества
Протеин, %	10,4	11,5	9,1	8,3	14,7	11,8	7,5	13,1
Клетчатка, %	31,2	20,2	42,1	23,1	22,9	22,4	25,0	30,4
Жир, %	2,9	4,0	2,0	1,3	2,6	1,8	1,9	2,4
БЭВ, %	47,8	51,4	39,4	55,1	51,2	51,1	49,3	49,1
Зола, %	7,7	7,8	7,4	12,2	8,6	12,9	15,8	5,0
Фосфор, %	0,3	0,3	3,0	0,2	0,2	0,2	0,2	0,1
Кальций, %	0,5	0,5	1,3	0,3	0,5	0,2	0,3	0,8
Калий, %	1,9	1,5	1,5	1,9	2,9	0,6	0,6	0,7
Общий азот, %	-	-	-	0,5	1,4	1,9	1,2	2,1
Каротин, мг/кг	-	19,6	-	9,0	17,9	20,0	18,4	18,2
ОЭ, мДж в 1 кг СВ	9,6	10,5	7,87	9,3	10,0	-	8,3	12,9
К.е. в 1 кг СВ	-	0,7	0,5	0,7	0,8	0,6	0,6	0,6

Сравнительная кормовая характеристика природных и сеяных травостоев

Протеин. Содержание протеина, следовательно и питательная ценность травостоя, зависит от комплекса факторов. Ведущими из них являются принадлежность к тому или иному семейству, роду, виду и сорту; фаза вегетации, облиственность и соотношение вегетативных и генеративных побегов; условия местообитания (плодородие, минеральный состав почв, разно- образие и количество микроэлементов; активность микрофлоры по сезонам года; положение на рельефе, эрозионность, аллювиальность, кислотность почвы, степень увлажнения, высота над уровнем моря); состав биогеоценоза; участие в травостое бобовых трав; уровень агротехники (особенно вид, доза, соотношение органических, минеральных, бактериальных и микроудобрений); режим использования. Питательная ценность зависит также от поражения растений болезнями и вредителями [6]. В связи с тем, что на контрольных вариантах опытов питание сеяного и природного травостоя обеспечивалось за счет плодородия почвы (без удобрений), установлено низкое содержание сП в злаковом корме (тундровая зона – 8,3 %; лесотундровая зона – 7,45 %). Это ниже, чем в среднем по СССР (10,4 %), в среднем по хозяйствам Енисейского Севера (9,1 %), по Эвенкии (11,5 %), по Снежногорску (11,8 %). Таким образом, сено сеяных и природных злаковых лугов тундровой и лесотундровой зон без внесения удобрений бедны белковыми веществами и аминокислотным составом. Вместе с тем, по данным В.Д. Александровой, В.Н. Андреева и др. (1964), высокое содержание протеина выявлено у мытников – 15,8–23,9 %; астрагалов – 24,1–32,1; копеечника арктического – 23,4–27,0; кустарниковых ив – 19,1–26,9 % [9]. Наибольшее количество протеина, как и других ценных соединений, находится в листьях, соцветиях и плодах, наименьшее – в стеблях [10]. Содержание сП заметно повышается в сеяных злаковых травостоях при внесении минеральных удобрений: в тундровой зоне в дозе N60P60K90 и в лесотундровой зоне в дозе N60P60K60 6,4 и 5,67 % соответственно. Это обусловлено не только улучшением азотного питания, но и биологическими особенностями сеяных видов (увеличение облиственности). О существенном влиянии азотных удобрений на повышение содержания протеина говорят исследования якутских ученых [11]. Отмечалось также улучшение соотношения Р : Са по сравнению с естественным травостоем. Как отмечено И.В. Лариным (1990), содержание протеина и других веществ изменяется по фазам вегетации. У злаков наблюдается значительное уменьшение количества протеина от ранних фаз (17,9 %) к более поздним (10,6 %) [6]. Низкую протеиновую питательность тундровых фитоценозов также можно объяснить коротким периодом вегетации растений, ранним наступлением генеративной фазы и огрубением кормовых трав.

Сырая клетчатка относится к сложным углеводам, входящим в состав растительных клеток, и состоит из целлюлозы (собственно клетчатка) и лигнина. Изученные кормовые смеси отлича- ются высоким содержанием клетчатки, особенно в фазе цветения. По сравнению со средними показателями по хозяйствам Енисейского Севера за 1991 г. (42,05 %) и средними по СССР за 1990 г. (31,2 %) показатели по тундровой зоне (23,1 и 22,9 %), лесотундровой зоне (25,0 и 30,4 %) и северотаежной подзоне (22,4 %) ниже. Это связано с хорошим развитием листовой части растений при совместном внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений. Содержание сырой клетчатки (сК) в сеяных травах на фоне минеральных удобрений было благоприятным для переваримости жвачными животными. Увеличение концентрации обменной энергии (10.0 МДж) в 1 кг CВ способствовало производству качественного сена с содержанием 0,8 к. е. в 1 кг. По содержанию сП полученное сено соответствует требованиям 1-го класса качества (в соответствии с ГОСТ 10243-2000). Опыты по переваримости трав не проводились, поэтому питательная ценность рассчитана по Томмэ [12].

Сырой жир . Содержание его в летних сеяных травостоях лесотундровой зоны составляло 2,4 %. Существенную прибавку в накоплении сырого жира по сравнению с природным травостоем по зонам обеспечивает внесение минеральных удобрений (тундровая зона: 1,3 % – природный травостой и 2,6 % – при внесении минеральных удобрений; лесотундровая зона: 1,9 и 2,38 % соответственно). Наибольший уровень отмечен на лугах Эвенкии (4,0 %). Наименьшее количество жира накоплено в сеяном травостое без удобрений на Пелятке в тундровой зоне (1,3 %).

Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) – включают в себя различные вещества, из которых наиболее ценны крахмал и сахар. Содержание БЭВ по тундровой и лесотундровой зоне (51,2 и 49,1 % соответственно) соответствовала средним данным по СССР (47,8 %) и была немного выше, чем в среднем по хозяйствам Енисейского Севера (39,4 %).

Урожайность и продуктивность травостоев. Питательность кормов, слагаемая из отдельных качественных показателей, отражается на урожайности и продуктивности собранного урожая. В тундровой и лесотундровой зоне урожайность трав определяли на опытных делянках с природным травостоем и у сеяных травостоев. Наиболее урожайной в тундровой зоне среди сеяных злаковых культур оказалась травосмесь из верховых и низовых трав – 16,2 ц/га, что по сравнению с природным травостоем (злаково-разнотравно-осоковый) (3,8 ц/га) выше в 4,3 раза (табл. 2). Содержание обменной энергии выше в 4,6 раза, содержание кормовых единиц – в 4,9 раза. Одними из основных лимитирующих факторов роста и развития сеяных растений в

2017 г. оказались низкая температура воздуха в первой половине июля (7–8 оС) и недостаточная влагообеспеченность деятельного горизонта почвы, что негативно сказалось на урожае смешанных сеяных злаков (мятлик луговой + овсяница красная): в среднем урожайность трав составила 11,6 ц/га, или 684 к. е. с 1 га.

Таблица 2

Урожайность и продуктивность 1 га		Тундровая зона		Лесотундровая зона		Северотаежная подзона
		2009 г.		2017 г.		2017 г.
		>S СО о О CL ¥ t s О - S ш л В .—. ® 1 о ,s CL К S Л н g   Ш >S ° <0 о £ о 6 о 5 й m О о Ф о CL о с; о ' '	о о J S >S CD X ф О	о 2 — 2 о -й I н 7 го >5 6 л со t т о S ass.	о н О	о S о о о ю аб - >5 m ° g ё - In
		Без удобрений (контроль)	N60Р60K90	Без удобрений (контроль)	Азофоска + Фитоп 8.67 (2-кратное применение)	Без удобрений
Урожайность	ц/га	3,80	16,20	2,10	11,60	10,80
	%	100	426	100	552	514
Продуктивность	ОЭ, ГДж	3,50	16,20	1,90	10,50	9,80
	к. е.	262	1296	145	684	747

Урожайность и продуктивность травостоев

Фактически идентичный урожай был зафиксирован на природном разнотравно-бобовозлаковом травостое в северотаежной подзоне, прилегающей к территории Усть-Хантайской ГЭС. На продуктивности трав в этом районе, по сравнению с природными травостоями тундровой и лесотундровой зон, сказались более мягкие условия произрастания и наличие в травостое представителей семейства бобовых. При увязке с химическим составом у сеяных травосмесей в тундровой зоне содержание сП составило 14,7 %, что выше, чем у трав в лесотундровой зоне – 13,1 %. Следует отметить, что в тундровой зоне общепринятый показатель оценки сена по содержанию к. е. заметно возрастал для сеяных травостоев (до 1296 к. е. в 1 га) по сравне- нию с природным травостоем (262 к. е. с 1 га) и сеяными травами лесотундровой зоны (684 к.е./га). Такая разница, скорее всего, связана с тем, что в 2007–2009 гг. в тундровой зоне наступали более благоприятные погодные условия, чем в 2016–2017 гг. в лесотундровой. На естественных угодьях и природных травостоях с подсевом трав без удобрений в тундровой и лесотундровой зонах урожайность и продуктивность трав была низкой – 3,8 и 2,1 ц/га, или 262 и 145 к.е. с 1 га соответственно.

Анализ химического состава кормовых растений показал на чрезвычайную пестроту содержания жизненно важных веществ, необходимых для здорового питания животных. Необходимо эту работу продолжить.

Выводы

• 1.    На химический состав кормовых растений на Енисейском Севере влияют климатические, эдафические условия, ботанический состав травостоя.

• 2.    В тундровой и лесотундровой зонах при внесении минеральных удобрений доминирующее положение в ботаническом составе травостоя занимают сеяные злаковые травы, доля которых доходит до 100 % присутствия.

• 3.    В химическом составе смешанных природных травостоев тундровой и лесотундровой зон без применения минеральных удобрений установлено низкое содержание сырого протеина в корме (тундровая зона – 8,3 %; лесотундровая зона – 7,45 %). Низкая протеиновая питательность тундровых фитоценозов может быть обусловлена более коротким периодом вегетации растений, ранним наступлением генеративной фазы и огрубением кормовых трав.

• 4.    Минеральные удобрения в тундровой зоне в дозе N 60 P 60 K 90 и в лесотундровой зоне в дозе N 60 P 60 K 60 увеличивали содержание сырого протеина в сеяных травостоях по сравнению с контролем на 6,4 и 5,67 %. Это обусловлено не только улучшением азотного питания, но и биологическими особенностями сеяных видов (увеличение облиственности). По содержанию сырого протеина полученное сено соответствует требованиям 1-го класса качества (в соответствии с ГОСТ 10243-2000).

• 5.    Содержание клетчатки в природном травостое и на удобренных опытных участках по тундровой зоне (23,1 и 22,9 % соответственно), лесотундровой зоне (25,0 и 30,4 % соответственно) и северотаежной подзоне (22,4 %) было выше нормативного показателя (16 %). У интродуцированных растений это, скорее всего, связано с хорошим развитием листовой части растений при внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений. Содержание сырой клетчатки в сеяных травах на фоне минеральных удобрений было благоприятным для переваримости жвачными животными.

• 6.    Существенную прибавку в накоплении сырого жира по сравнению с природным травостоем по тундровой (1,3 % – природный травостой и 2,6 % – при применении минеральных удобрений) и лесотундровой (1,9 и 2,38 % соответст-

• венно) зонам обеспечивает внесение минеральных удобрений.

• 7.    Содержание БЭВ по всей территории исследования (51,2; 49,12; 51,1 % соответственно) соответствовало средним данным по СССР (47,8 %) и была выше, чем в среднем по хозяйствам Енисейского Севера (39,39 %).

• 8.    Отношение Са : Р наиболее оптимальны в тундровой зоне у злаковых трав на удобренном фоне 2 : 1; в лесотундровой зоне – у зерновых злаков на удобренном фоне 1,5 : 1.

• 9.    На опытных участках с внесением минеральных удобрений по сравнению с естественным лугом наблюдается тенденция повышения питательности кормов, увеличивается урожайность и продуктивность кормовых растений. Так, на удобренных сеяных злаковых травостоях в тундровой зоне при содержании сырого протеина 14,7 % урожайность составила 16,2 %, продуктивность – 1296 к. е. с 1 га соответственно. При неблагоприятных погодных условиях в период вегетации растений (низкие температуры, засуха) эффективность минеральных удобрений снижается.

Для повышения питательности кормовых растений в естественных и сеяных травостоях необходимо:

• –    регулярное проведение мониторинга климатических, эдафических, агротехнических, аэрогенных и других условий произрастания кормовых фитоценозов;

• –    внесение минеральных удобрений для восполнения недостающих объемов основных элементов – азота, калия, фосфора с использованием их и в сеяных травостоях, и на естественных угодьях;

  – исследование по химическому составу кормовых растений Енисейского Севера с более широким охватом видов растительности с учетом содержания в них углеводов, аминокислот, витаминов.