Мозаичный посев как способ разделения бобовых и злаковых видов по экологическим нишам

На северо-западе России основу производства кормов для животноводства составляют многолетние травы. Несмотря на это, в сложившейся ситуации продуктивность травостоев падает, содержание бобового компонента в посевах уменьшается, а засоренность малоценными растениями увеличивается. В связи с этим необходима адаптация разрабатываемых приемов луговодства к природным условиям, в том числе изучение малоизвестных способов посева.

Изучение ценотических особенностей многолетних трав является теоретической основой составления травосмесей. Взаимодействия между растениями в течение жизни чрезвычайно разнообразны, так как существует много внутренних и внешних факторов, в зависимости от которых изменяется степень взаимодействия и последействия. На ход и результат взаимодействия и степень взаимообусловленности растений в ценозе оказывают существенное влияние биологические, экологические и морфологические различия между видами растений. За время пользования травостоем происходят флюктуационные и сукцессионные смены ботанического состава. Общее направление в динамике смен определяется экологическими и ботаническими свойствами видов и не зависит от приемов использования угодий.

Для того чтобы избежать конкурентно-антагонистических эффектов, по мнению Куркина, крайне важно знать и прогнозировать относительную конкурентную мощность видов применительно к тем экологическим условиям и ситуациям, для которых травостои конструируются (1). При подборе компонентов травосмеси надо стремиться к некому фитоценотическому балансу, когда отсутствует сильный вио-лент, способный подавлять прочие виды (2).

Естественный растительный покров неоднороден, он состоит из фитоценозов, которые в сочетании образуют мозаичность. В диких ассоциациях происходит расхождение видов по экологическим нишам, это естественный многовековой адаптационный процесс с постоянными конкурентными взаимоотношениями между растениями (3). При этом биоценозы со сложной структурой требуют меньше энергии на поддержание последней (4). Мозаичный травостой позволяет обеспечить высокую продуктивность рыхлокустовых злаковых трав, разделить бобовые и злаковые виды по экологическим нишам, увеличить долевое участие и устойчивость бобовых трав. Для снижения угнетения одного вида другим применяют посев перекрестными полосами различного ботанического состава, благодаря чему создается травостой пятнистой мозаичной структуры.

В задачу нашей работы входило изучение ценотических особенностей бобово-злаковых травостоев в мозаичных посевах при различных почвенногидрологических условиях с целью формирования устойчивой продуктивности.

Методика . Исследования проводили на ландшафтном полигоне общей площадью 50 га, находящемся в 4 км к юго-востоку от города Твери (5, 6). Участок был расположен в центральной части конечно-моренно-го холма, характеризовался слабой пересеченностью рельефа и следующими характеристиками агромикроландшафтов:

— транзитный (южный склон 3о) — почва дерново-подзолистая слабооглеенная супесчаная среднеслабосмытая на мощном двучлене, содержание гумуса составляло 1,7 %, P2O5 — 47 и K2O — 13 мг/100 г почвы (рН 5,5); ярко выраженная латеральная миграция веществ;

• —    элювиально-аккумулятивный (плоская вершина) — почва дерново-подзолистая преимущественно глееватая песчаная на среднемощном двучлене, содержание гумуса составляло 2,3 %, Р 2 О 5 — 22 и K 2 O — 29 мг/100 г почвы (рН 5,6); ярко выраженная локальная аккумуляция веществ;

• —    транзитный (северный склон 2^о) — почва дерново-подзолистая глееватая легкосреднесуглинистая на маломощном двучлене, содержание гумуса составляло 2,5 %, Р₂О₅ — 26 и K₂O — 11 мг/100 г почвы (рН 6,0); латеральный (боковой) ток веществ с частичной аккумуляцией.

Мозаичный травостой создавали методом посева перекрестных полос сеялкой СН-16 (7). В опыте использовали люцерну синюю (сорт Вега синегибридная), клевер луговой (сорт ВИК-7) и тимофеевку луговую (сорт ВИК-9). Мозаичность травостоя достигалась высевом семян следующих трав: первая полоса — люцерна синяя (7 кг/га); вторая полоса — клевер луговой (6 кг/га) + тимофеевка луговая (4 кг/га) при 100 % посевной годности семян.

Схема посева мозаичного травостоя методом перекрестных полос

Высев трав	Высев трав
	Люцерна синяя (7 кг/га)	Клевер луговой (6 кг/га) Тимофеевка луговая (4 кг/га)
	М о з а и ч н ы й п о с е в
Люцерна синяя (7 кг/га)	Люцерна синяя — 14 кг/га	Люцерна синяя — 7 кг/га Клевер луговой — 6 кг/га Тимофеевка луговая — 4 кг/га
Клевер луговой (6 кг/га)    Тимо феевка луговая (4 кг/га)	Люцерна синяя — 7 кг/га Клевер луговой — 6 кг/га Тимофеевка луговая — 4 кг/га	Клевер луговой — 12 кг/га Тимофеевка луговая — 8 кг/га
Стрелки указывают направление хода сеялки.

При перекрестных проходах сеялки создавалась сложная структура травостоя, когда в пределах делянки первого порядка образовывалось четыре субделянки. В результате получали мозаичный травостой, состоящий из двух трехкомпонентных парцелл, одной — двухкомпонентной и одной парцеллы, представленной люцерной синей. Норма высева семян в каждой парцелле соответствовала рекомендуемой, так как была в 2 раза занижена.

Для проведения исследований использовали общепринятые методики учетов и наблюдений (8-10). В каждом севообороте было два поля трав; учеты проводили в 3-кратной повторности, в целом повторность опыта — 6-кратная; площадь делянки составляла 36 x 20 м². Посев трав — беспокровный, весенний; обработка почвы соответствовала общепринятой для зоны: зяблевая вспашка, весной культивация, боронование, прикатывание, посев. Удобрения вносили под планируемый урожай 300 ц/га зеленой массы с учетом содержания питательных элементов в почве каждого агромикроландшафта: транзитный (юг) — Р 10 К 115 ; элювиально-аккумуля-тивный (вершина холма) — Р 40 К 60 ; транзитный (север) — Р 20 К 160 .

Результаты . Наиболее экологически благоприятные условия для всех травостоев в первый год исследований складывались на транзитном агромикроландшафте южной экспозиции. Максимальная продуктивность отмечена в трехкомпонентной смеси, минимальная — при выращивании люцерны синей в чистом виде (табл. 1).

Высокая продуктивность сохранялась и на третий год жизни многолетних трав, причем на элювиально-аккумулятивном и транзитном агромикроландшафтах она была в 1,5-2 раза выше, чем в первый год использования. Урожайность травосмесей по годам пользования и в различных местах возделывания была нестабильной.

• 1.    Продуктивность различных травостоев при мозаичном посеве в зависимости от агромикроландшафта по годам исследований (ц/га зеленая масса )

• 3.    Оценка засоренности многолетних трав по годам их использования при мозаичном посеве

  	1998 год		2000 год
  Травосмесь	Количество сорняков, шт/м2	Сырая масса, г/м2	Количество сорняков, шт/м2	Сырая масса, г/м2
  	малолетние   1 многолетние		малолетние   1 многолетние

• 4.    Высота растений бобовых компонентов различных травосмесей при мозаичном посеве по годам исследований (см)

  Травосмесь	1998 год			2000 год
  	Клевер луговой	Тимофеевка луговая	Люцерна синяя	Клевер луговой	Тимофеевка луговая	Люцерна синяя
  Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (южный склон)
  Трехкомпонентная	61,4	54,0	65,4	58,0	83,0	38,0
  Двухкомпонентная	64,4	56,6	–	58,0	74,0	–
  Люцерна синяя	–	–	66,4	–	–	36,0
  Э л ю в и а л ь н	о - а к к у м у л я т и в н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (вершина холма)
  Трехкомпонентная	35,8	40,3	34,2	75,0	88,0	25,0
  Двухкомпонентная	42,8	38,8	–	62,0	86,0	–
  Люцерна синяя	–	–	47,0	–	–	64,0
  Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф				т (северный склон)
  Трехкомпонентная	48,2	52,6	55,0	62,0	89,0	45,0
  Двухкомпонентная	49,4	55,4	–	66,0	95,0	–
  Люцерна синяя	–		64,3	–	–	56,0
  П р и м е ч а н и е. Состав травосмеси представлен в таблице 1.

• 5.    Воздушно-сухая масса пожнивно-корневых остатков растений в травосмесях различного состава при мозаичном посеве по годам исследований (ц/га)

Травосмесь                             1998 год        2000 год

Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (южный склон)

Клевер луговой + тимофеевка луговая + люцерна синяя                            265,6195,2

Клевер луговой + тимофеевка луговая                                            211,3182,4

Люцерна синяя                                                                168,2113,4

Э л ю в и а л ь н о - а к к у м у л я т и в н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (вершина холма)

Клевер луговой + тимофеевка луговая + люцерна синяя                            122,4323,2

Клевер луговой + тимофеевка луговая                                            118,9200,0

Люцерна синяя                                                                 84,9147,0

Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (северный склон)

Клевер луговой + тимофеевка луговая + люцерна синяя                             143,6236,0

Клевер луговой + тимофеевка луговая                                            116,2145,0

Люцерна синяя                                                                100,5159,2

Посев многолетних трав мозаичным способом имеет ряд преимуществ перед обыкновенными посевами. Так, в первый год посева снижается угнетение одного вида другим в результате того, что создаются «пятна» отдельных видов или «пятна», включающие два-три вида. В этом случае справедливо определение Одума, что в экосистемах, сильно зависящих от лимитирующих физико-химических факторов, видовое разнообразие невелико. Конкретное вытеснение одного вида другим будет наблюдаться лишь в том случае, когда рост растений конкурирующих видов ограничен нехваткой одного общего ресурса или каким-либо другим фактором, сила воздействия которого зависит от плотности контролируемой популяции (11).

При мозаичной схеме посева влияние видов друг на друга уменьшается, поэтому и продуктивность таких травостоев несколько выше, чем при разброснорядовом посеве (табл. 2). При этом повышается качество травяного корма за счет развития бобового компонента. Фитоценозы, созданные нетрадиционным способом, более продуктивны, чем одно- и двухкомпонентные посевы второго и третьего годов жизни, урожайность которых по годам изменялась в меньшей степени, чем при традиционном способе посева, особенно на транзитном и элювиально-аккумулятивном агромикроландшафтах.

2. Продуктивность травостоев в мозаичных посевах в зависимости от агромикроландшафта по годам исследований (ц/га зеленой массы)

Агромикроландшафт	1998 год 1	1999 год	2000 год	Среднее
Транзитный (южный склон)	227,7	292,0	171,5	230,4
Элювиально-аккумулятивный (вершина холма)	112,1	313,0	248,3	224,5
Транзитный (северный склон)	126,0	284,0	194,0	201,3

В посевах многолетних трав, как и всех сельскохозяйственных культур, присутствуют сорняки. В первый год жизни клевера в травостое преобладали двудольные малолетние сорняки, которые вызывали угнетение и гибель растений клевера на 50 %. На второй год в посевах появилось незначительное количество многолетних сорняков, чему способствовала высокая влажность и большая площадь питания под еще не разросшимися растениями клевера. На третий год численность сорняков существенно увеличилась за счет многолетних сорных растений. По мере старения травостоев в их составе появился Elytrigia repens , который перешел затем на пахотные земли, где он является злостным сорняком (табл. 3).

Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (южный склон)

Трехкомпонентная	100	40	256,4	2	0	1,5
Двухкомпонентная	96	40	170,0	17	2	2,2
Люцерна синяя	24	32	331,2	56	20	31,6
Э л ю в и а л ь н о - а к к у м у л		я т и в н ы й	а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (вершина холма)
Трехкомпонентная	600	60	1043,2	12	6	9,4
Двухкомпонентная	544	56	1367,2	3	1	0,5
Люцерна синяя	484	64	1302,0	28	2	2,5
	Т р а н з и т н ы й	а г р о м и к	р о л а н д ш а ф т	(северый склон)
Трехкомпонентная	140	20	472,8	2	16	38,7
Двухкомпонентная	108	28	416,8	3	13	41,1
Люцерна синяя	108	36	570,0	29	2	24,3

П р и м е ч а н и е. Состав травосмеси представлен в таблице 1.

В первый год жизни многолетних трав засоренность была высокой, причем преобладали малолетние сорные растения, количество которых варьировало от 24 до

600 шт/м2 в зависимости от травосмеси и расположения участка; численность многолетних сорняков — от 20 до 64 шт/м2. Минимальные количество и масса малолетних сорных растений отмечены на южном склоне — соответственно в одно- и двухкомпонентной травосмеси. Наименьшее количество многолетних сорняков было на транзитном ландшафте северной экспозиции. Наибольшее количество как много-, так и малолетних сорняков выявлено на элювиально-аккумулятивном агромикроландшафте в трехкомпонентной смеси.

Из малолетних сорняков на всех ландшафтах преобладали следующие: Chenopodium album , Viola arvensis , Stellaria media , кое-где Matricaria perforata и Erodium cicutarium ; численность остальных видов составляла 4-10 шт/м². Многолетники были представлены Elytrigia repens , Sonchus arvensis , Mentha arvensis , кое-где встречались Cirsium arvense и Stachus palustris ; на элювиально-аккумулятивном ландшафте появилось много растений Echinochloa crusgalli и Galeopsis . По видовому составу сорняков значительной разницы между ландшафтами практически не выявлено; на отдельных выделах виды были более активными, на других — менее.

При правильном использовании многолетних трав они являются высокоэди-фикаторной культурой, способной при хорошем травостое значительно уменьшить засоренность посевов. Так, травы к третьему году жизни если не полностью вытеснили сорный компонент из агрофитоценоза, то свели его численность к минимуму: мало- и многолетних сорняков осталось соответственно 0-56 и 0-16 шт/м2. При массе сорняков 0,5-41,1 г/м2 это можно считать незначительной засоренностью.

Продуктивность посевов многолетних трав находится в прямой зависимости от высоты растений, и чем они выше, тем больше будет урожайность зеленой массы. В то же время высота определяет до некоторой степени и конкурентоспособность видов, так как более высокорослые растения при хорошей кустистости могут значительно угнетать прочие, в том числе и сорные. В первый год жизни травосмесей максимальная высота растений клевера лугового и тимофеевки луговой в двухкомпонентной смеси на южной экспозиции склона составляла 61,4 см. Высота растений люцерны синей на всех агромикроландшафтах была максимальной в чистых посевах; вероятно, в травосмесях они угнетались сами и оказывали угнетающее воздействие на другие компоненты травосмесей (табл. 4).

Эта же закономерность прослеживалась и на северной экспозиции транзитного агромикроландшафта, только высота растений клевера и люцерны здесь была на 10-15 см меньше, чем на южной экспозиции склона. Высота растений тимофеевки луговой на обоих ландшафтах оказалась практически одинаковой. На элювиальноаккумулятивном ландшафте высота растений всех компонентов травосмесей была значительно ниже, чем на других: различия составляли 4-6 см.

Травосмесь	1        1998 год	2000 год	Среднее
Трехкомпонентная	Т р а н з и т н ы й а г р о м и к 44,2	р о л а н д ш а ф т (южный склон) 71,8	58,0
Двухкомпонентная	39,5	57,9	48,7
Люцерна синяя	44,0	63,0	53,5
Среднее	43,0	66,1	54,5
Э л ю в и а л ь н о - а к к у м у л я т и в н ы й		а г р о м и к р о л а н д ш а ф (вершина холма)
Трехкомпонентная	37,1	66,6	51,8
Двухкомпонентная	34,5	95,6	65,1
Люцерна синяя	36,0	104,0	70,2
Среднее	36,2	83,8	59,7
Трехкомпонентная	Т р а н з и т н ы й а г р о м и к р о л а н д ш а ф т (северный склон) 41,2                         75,8		58,5
Двухкомпонентная	32,5	66,0	49,2
Люцерна синяя	27,9	66,2	47,0
Среднее	35,7	70,9	53,3

П р и м е ч а н и е. Состав травосмеси представлен в таблице 1.

На третий год растения клевера и тимофеевки были значительно выше, чем в первый год жизни, причем наибольшего размера растения клевера лугового достигали на вершине холма, а тимофеевки луговой — на северной экспозиции транзитного ландшафта. Наиболее низкие растения люцерны синей (25 см) выявлены в трехкомпонентной смеси на вершине холма, а наиболее высокие — там же, но в чистом посеве. На северной экспозиции склона высота растений люцерны синей была больше, чем на южной.

Конкурентные отношения в ценозе между видами в значительной степени определяются особенностями корневой системы. Для многолетних трав это важно еще и потому, что они обогащают почву органическим веществом. При этом чем выше уровень минерального питания, тем меньшую корневую систему образуют растения.

Накопление пожнивно-корневых остатков зависит от того, на каком агромикроландшафте произрастают растения, и от сочетания компонентов в травосмеси. К третьему году жизни трав пожнивно-корневые остатки у всех компонентов увеличились в 1,5-5 раз по сравнению с первым годом (табл. 5). Каких-либо закономерностей при этом не отмечено, правда, несколько выше оказалась масса пожнивнокорневых остатков в двухкомпонентной смеси и посевах люцерны синей в чистом виде на элювиально-аккумулятивном ландшафте. Аналогичная закономерность прослеживалась и в целом в мозаичных травостоях.

Таким образом, почвенно-гидрологические условия оказывают влияние на продуктивность многолетних трав, которая выше на южной экспозиции склона и вершине холма. Мозаичные травостои более адаптированы к различным условиям местообитаний. Показано, что созданные искусственно одно-, двух- и трехкомпонентные микроценозы, различающиеся по видовому и количественному составу, являются более сомкнутыми и высокопродуктивными по выходу кормовой массы и сырого протеина, что позволяет эффективнее использовать многолетние травы для борьбы с сорной растительностью и обогащения почвы органическим веществом.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    К у р к и н К.А. Принципы конструирования высокопродуктивных луговых агрофитоценозов. Мат. III Всес. совещ. по проблемам агрофитоценологии и агробиоценологии. Ижевск, 1983: 29-38.

• 2.    М и р к и н Б.М., Г о р с к а я Т.Г., Н у р и т д и н о в И.В. и др. Фитоценотические закономерности сеяных лугов. В сб.: Рациональное использование и охрана лугов Урала. Пермь, 1984: 58-67.

• 3.   М и р к и н Б.М. Теоретические основы современной фитоценологии. М., 1985.

• 4.   Ш в а р ц С.С. Общие закономерности, определяющие роль животных в биогеоценозах. Журн. общ.

• 5.    И в а н о в Д.А., К о р н е е в а Е.М., С а л и х о в Р.А. и др. Создание ландшафтного полигона нового поколения. Земледелие, 1999, 6: 15-16.

• 6.    И в а н о в Д.А., Ю д к и н Л.Ю., Р о д и о н о в а А.Е. и др. Опыт изучения агроэкосистем в режиме агроэкологических стационаров. Тверь—СПб, 2000.

• 7.    Ш а р а ш о в а B.C., Т ю л и н В.А., К у с т о в а М.А. Создание мозаичных устойчивых луговых травостоев методом перекрестного посева. Л., 1991: 57-62.

• 8.    Б р а у н Д. Методы исследований и учета растительности. М., 1957.

• 9.   Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1983: 30-49.

• 10.  Сборник методических рекомендаций по защите растений. СПб, 1998: 31-35.

• 11.    Т ю л и н В.А. Формирование устойчивой продуктивности бобово-злаковых и злаковых травостоев. Тверь, 2000: 44-54.

биол., 1967, 28, 5: 510-522.

Всероссийский НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель , 171330, Тверь, пос. Эммаус