Продуктивность и азотфиксирующая способность козлятнико-злаковых травосмесей в Западной Сибири

Создание кормовой базы, способной в полной мере удовлетворить потребности животноводства в полноценных кормах – приоритетное направление развития агропромышленного комплекса Сибири. В последние годы на практике подтверждено преимущество многолетних трав перед однолетними, поэтому изменение структуры травосеяния – перспективное направление. В Сибири необходимо расширить на 1000 тыс. га посевные площади кормовых культур и довести их до 5000 тыс. га, в т.ч. многолетних бобовых и бобово-злаковых трав – до 1800 тыс. га (65% площади многолетних трав). Такая структура посевов многолетних трав позволит не только увеличить урожайность, повысить качество сырья для заготовки кормов и снизить их себестоимость, но и вовлечь в земледелие страны не менее 1,0 млн т биологического азота [1; 2].

Первостепенное значение в концепции развития кормопроизводства отводится расширению ассортимента и вовлечению в производство высокобелковых культур. Широкий ассортимент кормовых растений позволит лучше сбалансировать рационы животных и организовать конвейерное производство качественных кормов [3; 4].

Одна из таких культур из семейства Бобовые - козлятник восточный. В течение длительного периода хозяйственного использования травостоя (10–15 лет и более) обладает высоким продуктивным потенциалом - 55-75 т/га зеленой массы [5]. По кормовым достоинствам не уступает клеверу луговому и люцерне и может служить отличным дополнением к ним при организации зеленого и сырьевых конвейеров, его травостой можно начинать скашивать ранней весной и завершать уборку поздней осенью. Пригоден к скармливанию животным как в свежем виде, так и в виде сена, сенажа, силоса и травяной муки. Использование козлятника в производстве позволит снизить себестоимость получаемых кормов. За вегетационной период козлятник может обеспечить производство 1,5–3,0 т/га полноценного по фракционному и аминокислотному составу белка с высокой переваримостью, также повышает переваримость кормов других культур [6]. Не менее важна роль козлятника как бобовой культуры в биологизации земледелия, расширенном воспроизводстве почвенного плодородия, он хороший предшественник в севообороте, выполняет почвозащитную функцию, улучшает экологию [7].

В условиях ограниченных энергоресурсов важно создание травостоев укосного типа для заготовки разных видов кормов на основе не только одновидовых посевов многолетних бобовых трав, но и бобово-злаковых травосмесей. Козлятник восточный -хороший компонент для долголетних сенокосных травосмесей. Урожаи у травосмесей более высокие и устойчивые по годам, чем у одновидовых посевов. Обусловлена высокая урожайность тем, что бобовые и мятликовые травы, имея разное строение и размещение в почве корневой системы, полнее используют питательные вещества и влагу, формируя густые травостои с равномерным размещением листьев по ярусам, эффективнее реализуют солнечную энергию. Корм из смешанных посевов многолетних трав сбалансирован по элементам питания, лучше поедается животными. За счет фиксации бобовыми азота атмосферы в смесях улучшается азотное питание и повышается урожайность мятликовых трав, активизируется деятельность микрофлоры, это улучшает физико-химические свойства и повышает плодородие почвы [8; 9].

Высокую продуктивность травосмесей с участием козлятника восточного отмечают ученые и практики во многих регионах России и за рубежом, но их взгляды на состав и соотношение компонентов весьма неоднозначны. Лучшими компонентами для козлятника при возделывании в смесях в северной и северо-восточной лесостепи, горно-лесной зоне являются тимофеевка луговая и клевер луговой (по 50% от их полной нормы); в южной лесостепи, предуральской, зауральской степи - кострец безостый (40% от полной нормы), люцерна, донник (по 50%). Максимальная продуктивность у травосмеси из козлятника восточного, клевера лугового, костреца безостого и тимофеевки луговой: сбор сухого вещества - 6,42 т/га, переваримого протеина - 0,70 т/га, обменной энергии - 62,3 ГДж/га [10].

А.Г. Маркиной [11] при изучении парных травосмесей козлятника восточного с тимофеевкой луговой, канареечником тростниковидным и кострецом безостым зафиксирована значительная гибель растений козлятника из-за его сильного затенения злаковыми травами. Однако в Липецкой области при посеве козлятника и костреца полосами с разным числом рядов обеих культур, а также при высеве компонентов в один рядок с соотношением 75 : 25% и 50 : 50% от полной нормы высева была установлена высокая ценотическая активность козлятника восточного. Лучшим в полосных посевах было соотношение компонентов – 1–3 ряда козлятника : 1 ряд костреца. Но наиболее стабильно соотношение бобового и мятликового компонентов 2 : 1 – 64–72% козлятника в смеси. В смешанных агроценозах с кострецом при соотношении компонентов 75 : 25% происходило вытеснение кострецом козлятника, при соотношении 50 : 50% отмечена крайне неравномерная динамика ботанического состава в годы пользования [12]. По мнению В.Б. Беляка и др. [13], лучшая травосмесь козлятника восточного – с нормой высева 3 млн всхожих семян/га и костреца безостого – с нормой высева 1 млн шт./га.

Интерес к возделыванию козлятника восточного в последние годы в Сибири значительно возрастает, он становится важнейшей культурой в кормопроизводстве региона, объясняется это его высокопродуктивным долголетием, хорошими кормовыми достоинствами и устойчивыми урожаями семян. Однако возможности использования этой ценной кормовой культуры в качестве компонента бобово-злаковых травосмесей в разных экологических условиях Сибири изучены недостаточно.

Цель исследований – определить продуктивность и азотфиксирующую способность козлятнико-злаковых травосмесей в условиях Западной Сибири.

Методика исследований

Многолетние исследования проведены в южной лесостепной зоне Омской области на черноземе выщелоченным и лугово-черноземной почве. В зоне наблюдаются резкие изменения температур в течение года, месяца и даже суток. Температура июля изменяется от 14,3 до 41,0ºС, при средней 18,3ºС. Зона неустойчивого увлажнения, сумма осадков за год – 300–400 мм, гидротермический коэффициент равен 1,0–1,1, в отдельные годы – 0,5. Безморозный период – 114 сут, сумма положительных температур за летний период – около 2000ºС.

Чернозем выщелоченный имел пахотный слой 26 см, содержание гумуса – 8,4%. В составе гумуса преобладали гуминовые кислоты, связанные на 80–90% с кальцием. Валового фосфора недостаточно (1448–1756 мг/кг), подвижного (по Ф.В. Чирикову) – 6–8% от валовых запасов. Почва богата обменным калием – 305–483 мг/кг (по А.Л. Масловой), pH нейтральный – 6,4. Вскипание от соляной кислоты – с глубины 59 см.

Лугово-черноземная почва с пахотным слоем 18 см содержала гумуса 3,4%, P 2 O 5 и K 2 O (по Ф.В. Чирикову) – соответственно 28,4 и 22,5 мг/100 г почвы, pH близок к нейтральному. В поглощенных основаниях преобладает кальций. Плотность почвы равна 1,2 г/см³, скваженность – 53, аэрация – 34%. У почвы мало водопрочных агрегатов, при переувлажнении склонна к заплыванию. Уровень грунтовых вод – 2,5–4,5 м, вскипание от соляной кислоты – с глубины 69 см.

Объектом исследований были районированные и перспективные виды многолетних бобовых и злаковых трав. Долю азота, фиксированного из атмосферы и используемого на формирование биомассы бобовых трав (коэффициент азотфиксации (К ф ), определяли методом сравнения с небобовым растением – сопутствующим в травосмеси злаковым компонентом. Принцип метода базируется на предположении, что при идентичных условиях возделывания бобовых и злаковых культур количество взятого ими азота из почвы примерно одинаково [14].

Опыты закладывали в двукратном повторении во времени и четырехкратном – в пространстве, учетная площадь делянок – 50 м2. Наблюдения за растениями и учет урожайности проводили по методике Всероссийского научно-исследовательского института кормов им В.Р. Вильямса [15], статистическую обработку опытных данных – методом дисперсионного и корреляционного анализа [16].

Результаты и их обсуждение

Наши исследования показали, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири из парных травосмесей самая высокая продуктивность у смеси козлятника и костреца

(табл. 1). В среднем за пять лет сбор сухого вещества составил 7,10 т/га, а обменной энергии – 60,1 ГДж/га (на 35 и 34% больше, чем с одновидового посева козлятника). Урожайность смесей козлятника с пыреем бескорневищным и сизым, регнерией волокнистой и житняком ширококолосым была на одном уровне, несколько выделялись посевы с канареечником и овсяницей тростниковидной. Прибавка обменной энергии к контролю в смесях с канареечником – 20, с овсяницей – 14%.

Таблица 1

Продуктивность козлятника восточного и травосмесей с его участием на лугово-черноземной почве в Западной Сибири (в среднем за 5 лет)

Вид трав, травосмесь	Абс. сухое в-во		Зеленая масса	Корм. ед	Сырой протеин	ОЭ, ГДж/ га
	всего, т/га	прибавка к контролю, %	т/га
Козлятник восточный (контроль)	5,27	–	23,7	3,64	1,24	44,8
Козлятник + кострец безостый	7,10	35	31,1	4,47	1,34	60,1
Козлятник + пырей сизый	5,61	7	25,0	3,76	1,15	48,0
Козлятник + пырей бескорневищный	5,03	–	20,0	3,22	0,81	41,5
Козлятник + регнерия волокнистая	4,60	–	18,4	2,98	0,86	39,7
Козлятник + житняк ширококолосый	5,52	5	23,5	3,53	0,99	47,5
Козлятник + канареечник тростниковидный	5,86	11	27,0	3,69	1,36	53,7
Козлятник + овсяница тростниковидная	5,73	9	25,9	3,93	1,30	51,0
Козлятник + донник + кострец	7,84	49	34,2	4,86	1,47	67,0
Козлятник + донник + пырей сизый	5,80	10	25,5	3,52	1,12	51,8
Козлятник + донник + пырей	5,35	2	22,1	3,14	0,87	46,4
Козлятник + донник + регнерия	4,80	–	19,3	2,94	0,92	43,1
Козлятник + донник + житняк	6,16	17	23,9	3,88	1,08	55,9
Козлятник + донник + канареечник	6,87	30	31,4	4,12	1,37	61,1
Козлятник + донник + овсяница	6,04	15	27,1	3,58	1,28	54,4
Козлятник + донник + кострец + пырей сизый	6,26	19	29,0	3,71	1,18	54,5
Козлятник + донник + кострец + пырей бескорневищный	6,52	24	28,5	3,67	1,16	55,2
Козлятник + донник + кострец + регнерия	6,31	20	27,3	3,80	1,14	54,7
Козлятник + донник + кострец + житняк	6,10	16	27,0	3,34	1,05	51,2
Козлятник + донник + кострец + канареечник	6,70	27	30,2	3,82	1,24	57,8
Козлятник + донник + кострец + овсяница	6,19	18	27,8	3,70	1,24	54,7
Козлятник + донник + кострец + пырей сизый + пырей бескорневищный + регнерия + житняк + канареечник + овсяница	6,15	17	26,8	3,40	1,10	52,1
НСР 05	1,63

Включение в парные козлятнико-злаковые смеси донника способствовало повышению их урожайности в год посева на 70–185%. Связано это с тем, что козлятник в год посева по темпам роста и развития значительно отставал от донника. К моменту скашивания в фазе стеблевания его высота – 11–24 см, доля в биомассе – 0,5–16,7%, тогда как донник при высоте 45–61 см полностью цвел и формировал основной урожай (55–74%) травосмесей.

На второй год козлятник и донник Омский скороспелый по темпам роста и развития существенно не различались. Зацветали практически в один срок и имели высоту к моменту скашивания: козлятник – 62–74, донник – 65–82 см. Содержание козлятника в биомассе увеличилось, но основной урожай первого укоса (54–78%) все же формировал донник, способствуя повышению на 17–33% урожайности травосмесей. Наиболее высокой урожайностью обладала травосмесь из козлятника, донника и костреца безостого – 7,84 т/га абсолютно сухого вещества (на 49% больше, чем на контроле (табл. 1).

Включение костреца вторым злаковым компонентом в травосмеси с козлятником способствовало получению более высоких и устойчивых урожаев по годам. Например, в среднем за пять лет травосмесь козлятник + донник + регнерия обеспечила урожайность 4,80 т/га, а добавление к ней костреца повысило урожайность до 6,31 т/га сухого вещества, или на 32%. Но при этом отмечено более интенсивное вытеснение козлятника из травостоя. На пятом году жизни в травосмесях, в состав которых включали кострец, содержание козлятника составляло 6–10%, а в смесях без его участия – 16–39%. Рыхлокустовые злаки в связи с меньшим долголетием после четвертого года жизни из-реживались и выпадали из травостоя, тем самым не оказывая такого сильного отрицательного влияния на козлятник, как корневищные, особенно кострец безостый. Усложнение состава травосмеси до девяти видов не приводило к дальнейшему росту урожайности, она была на уровне двух-, четырехкомпонентных смесей. Основной ее урожай формировали три вида: в первый год – донник, во второй и третий – донник с козлятником, в третий – пятый – кострец безостый. Кострец на пятом году жизни во всех смесях с его участием доминировал (71–91%) в травостое.

Потребление элементов питания из почвы и азота из атмосферы бобовыми зависело от состава травосмесей. Наибольшим оно было у высокоурожайных смесей: козлятника с кострецом, канареечником и овсяницей (табл. 2). В среднем за пять лет вынос с урожаем (5,73–7,10 т/га сухого вещества) козлятнико-злаковыми смесями общего азота составил 209–218, фосфора – 33–37 и калия – 58–82 кг/га. Большую часть урожая (55–57%) они формировали за счет симбиотического азота. Травосмеси козлятника с пыреем бескорневищным, регнерией и житняком использовали азот атмосферы в меньших размерах (35–65 кг/га) и большую часть урожая формировали за счет минерального азота почвы. Добавление донника к смесям козлятника повышало использование симбиотического азота, особенно в первый – второй год жизни. Например, если потребление азота атмосферы травосмесью козлятника с кострецом в первый год жизни составляло 11,9 (К ф = 15%), во второй – 64 кг/га (К ф = 40%), то смесью козлятник + донник + кострец – соответственно 68 (К ф = 35%) и 102 кг/га (К ф = 51%).

При создании смешанных травостоев наиболее сложен выбор способа посева компонентов и их соотношения. Основное затруднение – в получении травостоя, в котором оптимальное соотношение злаковых и бобовых видов сохранялось бы в течение всего периода его использования. Бобовые в травосмесях сохраняются лишь первые два – три года, затем выпадают. Причина этого, как указывает И.П. Минина [17], – в угнетающем действии злакового компонента на бобовый. Для снижения межвидовой конкуренции бобовых и злаковых трав в смеси нами применялся раздельно-рядковый посев: один – три рядка бобового вида чередовали с одним – тремя рядками злакового.

Таблица 2

Вид трав, травосмесь	Азот			К ф	Вынос, кг/га
	общий, кг/га	симбиотический			Р 2 О 5	К 2 О
		кг/га	кг/т сухого в-ва
Козлятник восточный	199	105	19,9	0,53	26	65
Козлятник + кострец безостый	214	120	16,9	0,56	37	82
Козлятник + пырей сизый	185	90	16,0	0,49	25	56
Козлятник + пырей бескорневищный	129	35	7,0	0,27	21	59
Козлятник + регнерия	138	44	9,6	0,32	19	50
Козлятник + житняк	159	65	11,8	0,41	28	63
Козлятник + канареечник	218	124	21,2	0,57	34	63
Козлятник + овсяница	209	115	20,1	0,55	33	58
Козлятник + донник + кострец	234	141	18,0	0,60	51	119
Козлятник + донник + пырей сизый	180	86	14,8	0,48	32	66
Козлятник + донник + пырей бескорневищный	140	46	8,6	0,33	28	55
Козлятник + донник + регнерия	147	53	11,0	0,36	28	67
Козлятник + донник + житняк	172	79	12,8	0,46	37	76
Козлятник + донник + канареечник	220	126	18,3	0,57	48	114
Козлятник + донник + овсяница	205	111	18,4	0,54	47	97
Козлятник + донник + кострец + пырей сизый	189	95	15,2	0,50	35	86
Козлятник + донник + кострец + пырей бескорневищный	185	91	14,0	0,49	41	81
Козлятник + донник + кострец + регнерия	183	89	14,1	0,49	36	102
Козлятник + донник + кострец + житняк	168	75	12,3	0,45	38	67
Козлятник + донник + кострец + канареечник	198	104	15,5	0,53	45	105
Козлятник + донник + кострец + овсяница	199	105	17,0	0,53	43	106
Козлятник + донник + кострец + пырей сизый + пырей бескорневищный + регнерия + житняк + канареечник + овсяница	175	81	13,2	0.46	38	87

Использование азота, фосфора и калия одновидовым и смешанными посевами козлятника восточного на лугово-черноземной почве (в среднем за 5 лет)

Исследования показали, что существенно на урожайность, ботанический состав и азотфиксирующую способность травосмесей влияли условия формирования травостоя. В среднем за годы опыта урожайность козлятнико-кострецовой травосмеси в зависимости от способа посева значительно не различалась, но при посеве люцерны с кострецом получена достоверная прибавка (14–16%) абсолютно сухого вещества (табл. 3). Однако во всех смесях содержание бобовых трав в их общей биомассе при раздельно-рядковом посеве возрастало в 1,4–2,3 раза по сравнению с посевом в один рядок и сохранялось даже в последние годы использования травостоя на высоком (44–49%) уровне.

Повышалась и азотфиксирующая способность травосмесей: козлятнико-кострецовой – до 43–59 кг/га, люцерно-кострецовой – до 73–96 кг/га. За счет большего содержания бобовых в смеси при раздельно-рядковом посеве возрастал и Кф козлятника с кострецом – до 0,40–0,48, люцерны с кострецом – до 0,51–0,58, или на 8–55%. Макси- мальная фиксация азота из атмосферы травосмесями наблюдалась при соотношении бобовых трав с кострецом 3 : 1.

Таблица 3

Урожайность и азотфиксирующая способность бобово-злаковых травосмесей в зависимости от соотношения и способа посева компонентов

Соотношение трав, способ посева компонентов	Абс. сухое в-во		Азот			К ф
				симбиотический
	всего, т/га	о щий, в т.ч. бобовых, %    кгга		кг/га	кг/т сухого в-ва
1 : 1, в один рядок	3,60	16,0	102	38	10,6	0,37
1 : 1, 2 рядка + 2 рядка	3,81	32,0	113	49	12,9	0,43
1 : 3, в один рядок	3,51	8,7	98	34	9,7	0,35
1 : 3, 1 рядок + 3 рядка	3,73	18,4	107	43	11,5	0,40
3 : 1, в один рядок	3,52	34,5	114	50	14.2	0,44
3 : 1, 3 рядка + 1 рядок	3,64	47,6	123	59	16,2	0,48
НСР 05	0,42
Люцерно-кострецовая травосмесь (чернозем, в среднем за 5 лет)
1 : 1, в один рядок	3,35	19,4	120	51	15,2	0,43
1 : 1, 2 рядка + 2 рядка	3,87	30,5	151	82	21,2	0,54
1 : 3, в один рядок	3,31	9,7	103	34	10,3	0,33
1 : 3, 1 рядок + 3 рядка	3,76	19,9	141	73	19,4	0,51
3 : 1, в один рядок	3,33	31,8	139	71	21,3	0,51
3 : 1, 3 рядка + 1 рядок	3,83	44,4	165	96	25,1	0,58
НСР 05	0,19

Разное участие компонентов в формировании урожая сказалось на их общей продуктивности. Сбор кормовых единиц с гектара при раздельно-рядковом посеве козлятнико-кострецовой травосмеси достигал 2,2–2,5 т, люцерно-кострецовой – 3,7–4,1 т (на 16–25 и 14–18% больше, чем при посеве компонентов смеси в один рядок). При раздельно-рядковом посеве выход переваримого протеина возрастал соответственно на 36–57 и 17–29%, кормопротеиновых единиц – на 28–38 и 16–23%. Наибольшей продуктивностью травосмеси обладали при раздельно-рядковом посеве и соотношении бобовых трав с кострецом 3 : 1. Следовательно, только за счет более рационального размещения компонентов травосмеси при посеве, ослабления конкурентной борьбы между ними можно значительно повысить азотфиксацию и их продуктивность.

Заключение

В условиях южной лесостепи Западной Сибири бобово-злаковые травосмеси урожайнее одновидовых посевов козлятника восточного. Из парных травосмесей козлятника со злаками наиболее урожайная (7,10 т/га сухого вещества) козлятникокострецовая, прибавка к контролю – 35%. Включение в состав травосмесей донника позволяет повысить их урожайность в год посева на 70–185%, а во второй год использования на 17–33%. При усложнении компонентного состава до 5–9 видов не обеспечивается повышение продуктивности и азотфиксации по сравнению с парными смесями.

Бобово-злаковые травосмеси в условиях Сибири для формирования урожая широко используют симбиотический азот, его потребление зависит от их состава, соотношения и способа посева компонентов. Наибольшей азотфиксацией (115–124 кг/га) из парных козлятнико-злаковых смесей отличаются высокоурожайные: козлятника с кострецом, с канареечником и овсяницей тростниковидной. Коэффициент азотфиксации К ф равен 0,55–0,57. Добавление к этим травосмесям донника способствует за его счет повышению азотфиксирующей способности.

Лучшим способом посева травосмесй является раздельно-рядковый при соотношении козлятника и люцерны с кострецом 3 : 1, при котором в течение всех лет использования травостоя сохраняется высокая доля бобового компонента (44–49%), повышается азотфиксация, возрастает на 14–25% сбор кормовых единиц и на 17–57% пе-реваримого протеина с гектара.

Omsk State Agricultural University named after P.A. Stolypin, Omsk

Productivity and nitrogen-fixing ability of goat’s-rue and cereal grass mixtures in Western Siberia