Эффективность дискования в комплексе с другими агроприемами при поверхностном улучшении старосеяных лугов на северо-западе России

Создание высокопродуктивных луговых травостоев в Северо-Западном регионе России имеет в настоящее время исключительно важное значение, поскольку они являются главным источником поступления универсального сырья для приготовления всех видов травянистых кормов (Спиридонов, 2021; Кутузова, Проворная, 2023; Веселков, Донских, 2024). В конце ХХ века основным направлением в луговом кормопроизводстве являлась его интенсификация с помощью применения высоких доз минеральных азотных удобрений и многоукосного использования травостоев (Лепкович, 1989; Жезмер, 2021). В настоящее время в связи с переходом на органическое земледелие и при ограниченном ресурсообеспечении, в том числе минеральными азотными удобрениями, решение кормовой проблемы должно строиться на основе биологизации за счет более полного использования потенциала самих растений, их биологических особенностей и технической направленности (Сереброва и др., 1998a; Сереброва и др., 1998b; Владимирова, 2024; Maksimov et al., 2023 и др.).

Восстановление деградированных низкопродуктивных кормовых угодий, в том числе старосеяных лугов, в культурные приемами поверхностного улучшения является на сегодня важным направлением кормопроизводства региона, так как со- здание культурных сеяных лугов путем коренного улучшения становится недоступным. Постоянный рост цен на технику, удобрения и семена ограничивает возможности сельхозпредприятий для вложения средств в улучшение кормовых угодий. В связи с этим возрастает актуальность разработки мероприятий, позволяющих повысить эффективность использования травостоев за счет увеличения долголетия сеяных лугов (Сабитов, 1996; Тебердиев, Родионова, 2015; Лазарев и др., 2020; Чесалин, Смольский, 2022). Известно, что луговые травостои благодаря мощно развитой корневой системе способны к формированию плотной дернины на лугах, что в свою очередь приводит к ухудшению воздушного режима почвы и, как следствие, к деградации травостоев, особенно с доминированием корневищных видов (Сабитов, 1996; Лазарев, 2020). Анализ технологий улучшения и применяемой для этого техники показывает, что спектр технического решения во многом зависит от многих условий, в том числе от видового состава травостоя (Кокунова, 2023). Поэтому на основании проведенных трехлетних исследований доказана эффективность поверхностного улучшения злакового травостоя 18-летнего возраста, созданного на основе лисохвоста лугового путем механической обработки дернины дискованием в 2 следа, что способствует разуплотнению почвы и значительному улучшению качественного состава травостоя, увеличению ценных кормовых видов (Донских, Мора Иларион, 2016). Применение на злаковом продискованном травостое минеральных удобрений, причем даже в умеренных дозах, обеспечивает значительный рост урожайности.

Целью исследований является научное обоснование приемов поверхностного улучшения старосеяных лугов на основе увеличения содержания ценных видов злаковых луговых растений в составе травостоев, обеспечивающих повышение их урожайности и питательной ценности.

Задачи исследований:

– изучить процесс трансформации старосеяного травостоя лисохвоста лугового путем механической обработки в комплексе с применением минеральных удобрений;

– определить влияние приемов улучшения на урожайность и видовой состав исследуемых травостоев;

– оценить кормовое достоинство улучшенных травостоев;

– выявить влияние приемов улучшения травостоя на водно-физические свойства почвы.

Материалы, методы и объекты исследований

Исследования проводились в 2013–2015 гг. на опытном поле Санкт-Петербургского государственного аграрного университета на дерново-карбонатной почве с содержанием гумуса 4%, рН-5,8; объектом исследований выступал сеяный травостой лисохвоста лугового 18-го года пользования. В опыте изучалось влияние механической обработки дернины путем дискования старосеяного травостоя лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis) в со- четании с применением разных доз минерального азота.

Схема опыта по изучению приемов для поверхностного улучшения старосеяного травостоя лисохвоста лугового состояла из следующих вариантов: 1 – контроль без обработки и удобрений; 2 – дискование в 2 следа без удобрений (2013 год); 3 – дискование в 2 следа (2013 год) + Р 60 К 60 (ежегодно); 4 – дискование в 2 следа (2013 год) + N 60 Р 60 К 60 (ежегодно);5–дискованиев2следа (2013 год) + N 90 Р 60 К 60 (ежегодно); 6 – дискование в 2 следа (2013 год) + N 120 Р 60 К 60 (ежегодно). Площадь опытной делянки – 10 м², повторность пятикратная. Механическая обработка дернины изучаемого травостоя осуществлялась дисковой бо-ронойБДТ-1,5вначалемая(5мая2013года) в 2 следа. После дискования разделанную дернину прикатали (Донских, Мора Ила-рион, 2016). В связи с улучшением воздушного режима почвы проявилась резкая вспышка сорной растительности за счет инвазии, поэтому через месяц после обработки провели подкашивание сорняков и разбили опыт согласно схеме. В период исследований фенологические наблюдения, учеты урожайности, анализ видового состава и экономическая оценка осуществлялись согласно методическим указаниям по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, разработанным ВНИИК им. В.Р. Вильямса¹. Математическую обработку полученных экспериментальных данных осуществляли с использованием методов статистического анализа. Все материалы обработаны на персональном компьютере с применением программы «Stat».

Результаты исследований

В годы проведения исследований погодные условия складывались по-разному, но в целом приближались к среднемноголетним значениям. Анализ температурного режима показал, что все вегетационные периоды характеризовались теплой погодой: сумма температуры воздуха за вегетационный период в 2013 году на 16,8 °С, в 2014 году на 17,9 °С и в 2015 году на 11,3 °С превышала среднемноголетние значения. Количество выпавших осадков за вегетационный период различалось по годам, кроме того, наблюдалось неравномерное их распределение в течение вегетационных периодов. В 2013 году выпало достаточно осадков, и превышение температуры воздуха не повлияло отрицательно на рост и развитие растений. Вегетационный период 2014 года оказался самым засушливым, особенно во второй половине лета (июль и август), что отрицательно сказалось на формировании вторых укосов изучаемых травостоев. В 2015 году осадки также выпадали неравномерно: в мае и июле их было достаточно, но в остальные месяцы вегетации наблюдался значительный дефицит влаги.

Эффективность приемов поверхностного улучшения на старосеяном травостое лисохвоста лугового проявилась в первую очередь на изменении видового состава исходного травостоя.

Исходный травостой лисохвоста лугового 18-го года пользования был сильно засорен, особенно такими видами, как одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), лютик едкий (Ranúnculus ácris), окопник лекарственный. Из бобовых видов встречались клевер ползучий (Trifolium repens) и чина луговая (Láthyrus praténsis), а из семейства мятликовых – пырей ползучий (Elytrígia répens). Засорения участка злостным сорняком щучкой дернистой (Deschampsia caespitosa) не было (Донских, Мора Иларион, 2016). Положительное влияние дискования на засоренный старосеяный травостой объясняется биологическими особенностями лисохвоста лугового, который, являясь корневищником, обладает мощной способностью к вегетативному размножению. Поэтому в первые годы после проведения дискования за счет разрезания подземных побегов происходит отрастание новых надземных побегов из почек возобновления и участие лисохвоста лугового в травостое резко возрастает, особенно в первых укосах, когда наблюдается оптимальная влажность почвы, до 62% в 2013 году и до 57% в 2014 году (табл. 1).

Таблица 1. Содержание лисохвоста лугового в травостое в годы исследований, %

Вариант	Название вида	2013 год		2014 год		2015 год
		о bi	О гч	о bi	о гч	о bi	о гч
Контроль	Лисохвост луговой	37	21	33	21	45	26
	Несеяные	63	79	67	79	55	74
Дискование в 2 следа (2013 год)	Лисохвост луговой	62	39	57	25	37	30
	Несеяные	38	61	43	75	63	70

Источник: данные авторов.

Резкое снижение доли лисохвоста лугового в урожае вторых укосов объясняется экологическими свойствами этого растения. Как гидромезофит, лисохвост очень чувствителен к влагообеспеченности и поэтому при формировании вторых укосов в 2014 и 2015 гг. в условиях засухи он уступил место более конкурентным видам (еже сборной и др.) и снизил свое участие в травостое, что особо наглядно проявилось в 2014 году, когда доля его участия уменьшилась вдвое (57% – 1 укос, 25% – 2 укос).

Изучаемый прием поверхностного улучшения старовозрастного травостоя лисохвоста лугового путем механической обработки дернины в виде дискования в 2 следа позволил не только увеличить долю лисохвоста в улучшаемом травостое в первые 2 года, но и несколько повысить урожайность (табл. 2) .

Таблица 2. Урожайность травостоя лисохвоста лугового, улучшенного путем дискования в 2 следа, т/га сухой массы

Вариант	2013 год			2014 год			2015 год			ГС ф |— ^ й О- 2 °° £	s 8 СО О го Q. 5-1
	о	о	о о S	о	о	о о S	о	о	о о S		ГС 1—
Контроль	1,0	0,4	1,4	1,0	0,5	1,5	0,8	0,3	1,1	1,2	-	-
Дискование в 2 следа (2013 год)	1,2	0,7	1.9	1,1	0,9	2,0	1,4	0,9	2,3	2,1	0,9	75
НСР 0,05	0,09	0,03	0,21	0,06	0,04	0,12	0,05	0,03	0,18	0,17
Источник: данные авторов.

Дискование дернины старовозрастного травостоя лисохвоста лугового в год его проведения обеспечило прибавку урожая в сумме за два укоса лишь на 0,5 т/га с.м. Последействие технического приема более наглядно проявилось в последующие годы, особенно в 2015 году, когда уровень урожайности этого варианта возрос более чем в 2 раза (1,2 и 2,3 т/га с.м.).

Таким образом, такой технический прием, как дискование, проведенное один раз в три года, обеспечил повышение урожайности исходного старосеяного травостоя в среднем на 75%.

Плотность почвы, являясь одним из важных ее агрофизических свойств, играет значительную роль для развития растений, создавая ту или иную среду обитания для них и косвенно влияя на тепловой, водный и питательный режим почвы.

От плотности почвы зависят поглощение влаги, воздухообмен в почве, жизнедеятельность микроорганизмов и, закономерно, развитие корневых систем растений. В свою очередь плотность почвы зависит главным образом от гранулометрического и минералогического состава, структуры, содержания гумуса и обработки. Проведение механической обработки путем двукратного дискования оказало заметное влияние на агрофизические свойства почвы. Так, если в 1-й год обработки почвы наблюдалось некоторое сни- жение плотности весной только в слое 0–10 см, то осенью снижение плотности почвы происходит во всех изучаемых слоях (табл. 3). В годы последействия механической обработки четкой закономерности снижения плотности почвы не выявлено: на 2-й год в 2014 году весной этот показатель повысился во всех слоях, кроме поверхностного.

Таблица 3. Плотность почвы по вариантам опыта в годы исследований, г/см3

	Слой	2013 год		2014 год		2015 год
Вариант	почвы, см	12.07	25.10	16.05	03.11	14.05	24.09
Контроль (без дискования)	0–10 10–20 20–30	1,22 1,25 1,27	1,20 1,22 1,30	1,24 1,29 1,31	1,35 1,19 1,25	1,38 1,41 1,49	1,27 1,31 1,38
Дискование	0–10	1,21	1,19	1,26	1,29	1,25	1,30
в 2 следа	10–20	1,27	1,21	1,31	1,21	1,33	1,26
(2013 год)	20–30	1,29	1,24	1,37	1,35	1,26	1,34
Источник: данные авторов.

В 2015 году в начале периода вегетации почва была существенно плотнее в контрольном варианте: ее плотность изменялась от 1,38 до 1,49 г/см3 с глубиной. Во 2-м варианте наблюдалось разуплотнение почвы. Таким образом, механическая обработка в виде дискования в 2 следа даже на второй год последействия приводила к разуплотнению почвы в верхних слоях, что и способствовало увеличению урожайности в этом году.

Однако более существенный рост урожайности обеспечило дискование дернины в сочетании с минеральными удобрениями, особенно с азотными.

В варианте, где применяли только одни фосфорно-калийные удобрения, урожайность повысилась всего на 0,6 т/га. Внесение минерального азотного удобрения даже в умеренных дозах обеспечило существенный рост урожайности старосеяного травостоя. При внесении минерального азота в дозе 60 кг/га урожайность повысилась до 3,1 т/га с.м., прибавка урожая составила 1,0 т/га, или 114% по сравнению с вариантом с одними фосфорно-калийными

Таблица 4. Урожайность улучшенного травостоя лисохвоста лугового путем механической обработки и применения удобрений, т/га сухой массы

Вариант опыта 2013 год 2014 год 2015 год В среднем за 3 года, т/га Прибавка Прибавка, кг СВ на 1 кг N 1 укос 2 укос итого 1 укос 2 укос итого 1 укос 2 укос итого к контролю, т/га к предыдущей дозе, т/га % Дискование в 2 следа (2013 год) – контроль 1,2 0,7 1.9 1,1 0,9 2,0 1,4 0,9 2,3 2,1 – – – – Дискование + Р60К60 2,0 0,7 2,7 1,7 0,9 2,6 1,9 0,8 2,7 2,7 0,6 – 100 – Дискование + N60Р60К60 2,6 1,1 3,7 1,6 1,4 3,0 1,6 1,1 2,7 3,1 1,0 0,4 114 6,7 Дискование + N90Р60К60 2,8 1,4 4,2 1,8 1,1 2,9 2,5 1,7 4,2 3,7 1,6 0,6 137 11,1 Дискование + N120Р60К60 2,9 1,7 4,6 2,3 1,4 3,7 3,0 1,8 4,8 4,4 2,3 0,7 163 14,1 НСР0,05 0,32 0,23 0,38 0,29 0,29 0.33 0,5 0,4 0,65 0,45 – – – – Источник: данные авторов. удобрениями. Окупаемость 1 кг внесенного азота составила 6,7 кг сухой массы. Увеличение дозы азота до 90 кг/га способствовало повышению урожайности до 3,7 т/га в среднем за 3 года исследований, или на 137%. Прибавка на 1 кг внесенного азота составила 11,1 кг СВ. При внесении минерального азота в дозе 120 кг/га урожайность возросла до 4,4 т/га, прибавка на 1кг внесенного азота составила 14,1 кг, что только на 3 кг выше по сравнению с предыдущей дозой. Поэтому наиболее эффективной на изучаемом старосеяном травостое в наших исследованиях оказалась доза 90 кг/га. Применение минерального азота обеспечило заметное увеличение урожайности изучаемого травостоя даже в первый год после нарушения дернины и механического воздействия на растения. Однако следует отметить, что в оба последующие года урожайность экспериментального улучшенного травостоя несколько снизилась, причем по всем вариантам. Особенно это снижение проявилось в засушливом 2014 году (табл. 4).

Таким образом, улучшение старосеяного злакового травостоя на основе лисохвоста лугового путем механической обработки дернины дискованием и применения минеральных удобрений обеспечило повышение урожайности до 4,4 т/га сухой массы, что в 3,7 раза превысило урожайность исходного травостоя.

Применение минеральных удобрений на фоне дискования особо эффективно проявилось на видовом составе старосеяного травостоя, когда этот агротехнический прием в комплексе с однократным дискованием за трехлетний период обеспечивал не только увеличение доли изучаемого вида, но и способствовал сохранению его в травостое на протяжении всех лет исследований. Так, на втором варианте, где проводилась только механическая обработка без применения минеральных удобрений, уже на третий год исследований содержание лисохвоста лугового в травостое снизилось до уровня исходного, в то время как при внесении удобрений этот показа-

Таблица 5. Влияние приемов улучшения на содержание в травостое лисохвоста лугового, %

Вариант опыта	2013 год		2014 год		2015 год
	^	^	^	о ^	о ^	^
Дискование в 2 следа (2013 год) – контроль	62	39	57	25	37	30
Дискование + Р 60 К 60	73	43	56	47	55	48
Дискование + N 60 P 60 K 60	65	42	52	38	54	49
Дискование + N 90 P 60 K 60	77	59	53	57	74	58
Дискование + N 120 P 60 K 60	75	59	66	41	68	56

Источник: данные авторов.

тель сохранялся на высоком уровне в течение всех лет исследований (табл. 5) .

Таким образом, дискование дернины старосеяного травостоя лисохвоста лугового в комплексе с применением минеральных удобрений следует рассматривать не только как средство увеличения урожайности, но и как прием омоложения травостоя за счет вегетативного размножения корневищного злака.

Химический состав кормовой массы травостоя на основе лисохвоста лугового свидетельствует о незначительном изменении массовой доли содержания сырого протеина от варианта к варианту даже при увеличении дозы минеральных удобрений. Наибольшее содержание сырого протеина в кормовой массе отмечено в варианте с внесением одних фосфорно-калийных удобрений, причем в оба года, что объясняется значительным повышением в этом варианте бобовых видов, богатых азотом.

Таблица 6. Химический состав кормовой массы травостоя на основе лисохвоста лугового, 2014–2015 гг.

Вариант	Содержание, %						Выход с 1 га
	сырой протеин		сырая клетчатка		сырая зола		ОЭ ГДж		сырой протеин, т/га
	2014 год	2015 год	2014 год	2015 год	2014 год	2015 год	2014 год	2015 год	2014 год	2015 год
Дискование в 2 следа без удобрений (2013 год) – контроль	10,5	12,5	25,5	24,8	11,2	9,0	74,9	90,2	2,2	3,0
Дискование + P 60 K 60	11,5	12,6	22,7	20,8	10,0	10,6	99,7	99,9	3,1	3,6
Дискование + N 60 P 60 K 60	10,4	12,4	19,9	20,0	10,1	9,7	113,5	101,8	3,3	3,5
Дискование + N 90 P 60 K 60	11,0	12,2	23,7	21,2	9,4	10,7	113,7	158,7	3,3	5,4
Дискование + N 120 P 60 K 60	10,4	12,5	25,7	23,1	8,9	9,0	147,3	182,8	4,0	6,3

Источник: данные авторов.

При рассмотрении данных распределения содержания сырой клетчатки в изучаемых травостоях видно, что наряду с кон- тролем низким значением этого показателя (19,9 и 20,0%) в оба года исследования отметился 3-й вариант опыта (дискование + N60P60K60).

Выход валовой энергии с 1 га в 2014 году был наименьшим в контрольном варианте (дискование без удобрений) – 74,9 ГДж, а наибольшим – в 5 варианте (дискование + N 120 P 60 K 60) – 147,3 ГДж. В 2015 году этот показатель изменялся от 90,2 ГДж (дискование +P 60 K 60 ) до 182,8 ГДж (табл. 6) .

Таким образом, применение умеренных доз минеральных удобрений в сочетании с дискованием не только существенно увеличивает урожайность, но и повышает выход обменной энергии.

Выводы

Анализ литературных источников свидетельствует о высокой эффективности применения на долголетних старосеяных лугах такого технического приема механической обработки дернины, как дискование (Кокунова, 2023).

Трехлетние исследования, проведенные на старосеяном травостое лисохвоста лугового на опытном поле СПбГАУ с 2013 по 2015 год, показывают, что на старосеяных лугах, заросших сорной растительностью и другими несеяными видами, дискование в 2 следа является мощным техническим приемом, обеспечивающим омоложение травостоя за счет стимулирования и отрастания новых ортотропных побегов, способствующим повышению урожая, особенно в комплексе с применением умеренных доз минерального азота. Периодическое проведение дискования в 2 следа (один раз в три года) увеличивает урожайность в 1,7 раза, а при внесении N 120 P 60 K 60 – в 3,7 раза, что составило в среднем за три года 4,4 т/га сухой массы.

Полученные экспериментальные данные будут служить основой для разработки и проведения мероприятий по улучшению старосеяных лугов.