Создание пастбищных агрофитоценозов для адаптивного кормопроизводства северо-запада РФ

Наиболее масштабной и функциональной отраслью сельского хозяйства, системообразующей и связующей его в единое целое является кормопроизводство, определяющее состояние животноводства и оказывающее существенное влияние на решение ключевых проблем дальнейшего развития всей отрасли растениеводства, земледелия, повышения устойчивости агроэкосистем и агроландшафтов к воздействию климата и негативных процессов, сохранения угодий и воспроизводства плодородия почв, улучшения экологического состояния территории и охраны окружающей среды [1, 2].

Недостаток в обеспечении финансами и материальнотехническими ресурсами отечественного сельскохозяйственного производства в последние десятилетия настоятельно диктуют широкое вовлечение в производство культур, отличающихся высоким потенциалом продуктивности и средообразования, способных обеспечивать ресурсоэнергосбережение и природоохранность территорий. В первую очередь, к таким культурам можно отнести многолетние травы, обладающие мощным продукционным потенциалом и обеспечивающих поддержание экологического равновесия, сохранение и саморегуляцию агрофитоценозов [3, 4].

Обеспечение наиболее выгодного типа кормления, при котором производятся дешевые корма, удовлетворяющие потребности скота в питательных веществах является преимуществом лугового кормопроизводства [5, 6]. Применение луговых трав для формирования кормовой базы один из ресурсосберегающих путей её развития. Прежде всего, адаптивность кормовой базы связана с многолетними травами, использующими питательные вещества почвы, естественные осадки, солнечную энергию для образования урожая, обладающие способностью вегетировать и формировать несколько урожаев в год с ранней весны до глубокой осени. Из трав создаётся кормовая масса, содержащая витамины, незаменимые аминокислоты, основные макро- и микроэлементы, а также другие питательные вещества. Многолетние травы пастбищного использования обеспечивают производство высококачественных кормов в летний период, экономя расход минеральных азотных удобрений. В регионах за кормовую основу должны использоваться многолетние бобовые, злаковые травы и бобово-злаковые травосмеси, обеспечивающие получение необходимого количества дешевых качественных кормов, при этом становясь основным звеном биологизации и экологизации земледелия, защищая почвы от эрозии и деградации, обогащая почву биологическим азотом и органическим веществом [7, 8].

Адаптивные особенности видов и сортов растений определяют возможность агрофитоценозов использовать благоприятные условия окружающей среды с одновременным противостоянием к действию абиотических и биотических средств. Подбор видового состава травостоев, при котором не происходило бы угнетения видов, снижения продуктивности травостоев и качества урожая, является актуальным. Традиционные виды злаковых трав (тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежасборнаяидр.), применяемыевхозяйствах, характеризуются летней депрессией роста, экстенсивным темпом отрастания после очередных циклов стравливания, недостаточно высоким содержанием углеводов. Важное значение приобретают новые виды кормовых культур, характеризующиеся высоким долголетием, зимостойкостью, дающие высокие урожаи. Поэтому одним из направлений развития современного кормопроизводства становится использование новых видов и сортов кормовых трав, наиболее конкурентоспособных по сравнению с традиционно возделываемыми [9, 10, 11].

Проведенные в различных климатических зонах нашей страны исследования и практика травосеяния показывают, что смешанные посевы многолетних трав обеспечивают более стабильные урожаи, большее продуктивное долголетие, способствуют повышению качества корма. В смешанных посевах растения используют больше слоев почвы, благодаря разному строению корневых систем злаковых и бобовых трав.

По данным восьмилетних исследований Н.Н. Ивановой, трех- и четырехкомпонентные травостои на основе райграса пастбищного и фестулолиумаобладаютвысокой адаптивностью и гибкойпластичностью к стрессовым ситуациям климатических и почвенно-мелиоративных условий Нечерноземья. На шестой год пользования их урожайность составила 23,3‒28,5 т/га зеленой массы, сбалансированной по всем основным элементам питания (содержание сырого протеина 14,6‒19,1 %) [12].

Исследованиями П.П. Васько и Е.Р. Клыга установлено, в климатических условиях Беларуси использование фестулолиума в пастбищных травосмесях позволяет создавать травостои с 6 циклами стравливания с урожайностью в среднем за 5 лет 8-9 т/га сухого вещества на суглинистой почве, 5-6 т/га ‒ на супесчаной [13].

Целью наших исследований стало изучение воздействия видов и сортов многолетних злаковых и бобовых трав на создание пастбищных агрофитоценозов в условиях Северо-Запада Российской Федерации. В связи с этим решались следующие задачи: подбор состава травосмесей для создания агрофитоценозов; изучение особенностей их формирования; оценка влияния видов многолетних трав на урожайность, продук- тивность и питательность растительного сырья.

Необходимость повышения производства высокопитательных пастбищных кормов, сбалансированных по белку и углеводам, за счет широкого применения малораспространенных видов и сортов многолетних злаковых трав в составе пастбищных агрофитоценозов обусловила актуальность данного исследования.

Отличие наших исследований от других научных работ заключается в том, что впервые в условиях Северо-Запада РФ будут изучены малораспространенные виды и новые сорта многолетних злаковых трав (фестулолиум и райграс пастбищный) для создания пастбищных агрофитоценозов.

В практическом плане результаты научной работы способствуют созданию устойчивой кормовой базы с помощью конструирования и эксплуатации культурных пастбищ. Вклад авторов научных исследований заключается в изучении влияния видов многолетних злаковых и бобовых трав на продуктивность, питательную ценность и ботанический состав пастбищных агрофитоценозов с последующим предложением производству ресурсосберегающей технологии, которая будет обеспечивать продуктивность 3–5 тыс. к. ед. с гектара и получения кормов с высоким содержанием протеина.

Материалы и методика исследований

Научные исследования были проведены в период с 2017 по 2021 г. на опытном поле СЗНИИМЛПХ – обособленном подразделении ВолНЦ РАН, расположенном в д. Дитятьево Вологодского района Вологодской области. Почва опытного участка дерново-подзолистая и легкосуглинистая. Окультуренность средняя. Вариантов в опыте 10, трёхкратная повторность. Размещены делянки систематически, площадь одной делянки – 11 .

Для формирования пастбищных агрофитоценозов применялись следующие виды и сорта многолетних злаковых и бобовых трав: фестулолиум Аллегро, райграс пастбищный ВИК 66, тимофеевка луговая Ленинградская 204, овсяница луговая Свердловская 37, кострец безостый СИБНИИСХОЗ 189, мятлик луговой Лимаги и Дар, клевер луговой Дымковский, клевер белый Луговик. Все перечисленные сорта внесены в Государственный реестр селекционных достижений и допущены к использованию [11].

Подготовка опытного участка общепринятая для региона. Посев трав беспокровный сплошной рядовой. На первом варианте удобрения отсутствовали. В вариантах 2‒10 фосфорно-калийные удобрения вносили весной в начале вегетации в дозе P60K90 кг/га д.в. Со второго по шестой варианты внесение азота проведено дробно: весной – N60 кг/га д.в. и после первого и второго цикла использования по N30 кг/га д.в. На бобово-злаковых травостоях внесение азота было проведено в два этапа весной N20 кг/га д.в. и после первого цикла использования N25 кг/га д.в.

В течение всего вегетационного периода велись фенологические наблюдения. В год посева проводилось однократное скашивание. После этого в течение последующих годов исследования осуществлялась имитация стравливания скашиванием до 4-5 раз за сезон. По циклам стравливания определялись: ботанический состав, урожайность и химический состав трав (сырой протеин, жир, клетчатка, сахар, нитраты). Содержание обменной энергии и кормовые единицы находились расчетными методами. Для наблюдений и учёта урожайности использовались общепринятые методики ВНИИ кормов им. Вильямса [14]. Обработка результатов исследований осуществлялась по методике Б.А. Доспехова [15].

Агроклиматические условия за годы исследований оптимальными не были ни в один вегетационный период. В 2017 году в период всходов количество тепла и влаги было недостаточным, дальнейшее избыточное увлажнение и пониженный температурный режим неблагоприятно сказалось на травах. Первая часть вегетационного периода 2018 года сопровождалась недостатком тепла и влаги, затем установился нормальный температурный режим. В первой половине вегетационного периода 2019 года была нехватка тепло- и влагообеспеченности, а во второй половине выпало избыточное количество осадков. За 2020 год отмечена неравномерность поступления осадков и тепла. В период отрастания растений складывались стрессовые ситуации, которые замедляли их развитие. В 2021 году в первую декаду мая наблюдалась повышенная влажность на фоне пониженного температурного режима. Июнь и две декады июля характеризовались недостаточным количеством осадков и повышенным температурным режимом (+25‒310С в дневные часы). После 20 июля прошли дожди с грозами. В августе температурный режим колебался от прохладного до жаркого с редкими, но обильными осадками.

Результаты исследований

Рассмотрим урожайность злаковых и бобово-злаковых травостоев за 4 года пользования ( табл. 1 ).

Таблица 1 – Урожайность пастбищных агрофитоценозов в 2018‒2021 гг.

Вариант	Выход за 2-й год жизни, т ЗМ СВ ± к конт.			Выход за 3 год жизни, т ЗМ СВ ± к конт.			Выход за 4-й год жизни, т ЗМ СВ ± к конт.			Выход за 5-й год жизни, т ЗМ СВ ± к конт.
1. Овсяница + тимофеевка + мятлик (без удобрений)	9,7	2,3	-4,7	12,1	3,3	-2,7	7,3	1,9	-5,1	7,8	1,8	-3,8
2. Овсяница + тимофеевка + мятлик (контроль)	34,7	7,0	-	28,8	6,0	-	35,8	7,0	-	28,6	5,6	-
3. Райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	40,8	7,9	+0,9	24,0	5,0	-1,0	30,6	6,5	-0,5	24,2	4,9	-0,7
4. Фесту-лолиум + овсяница + тимофеевка + мятлик	48,7	8,7	+1,7	22,7	4,8	-1,2	36,3	7,3	0,3	31,1	6,1	0,5
5. Фесту-лолиум + райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	46,7	8,5	+1,5	21,8	4,6	-1,4	34,4	7,1	0,1	27,0	5,2	-0,4
6. Фесту-лолиум + райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	55,0	9,5	+2,5	28,4	6,6	+0,6	37,7	7,2	0,2	29,0	5,4	-0,2
7. Райграс + овсяница + тимофеевка + клевер + кострец	53,9	9,0	+2,0	28,4	6,8	+0,8	25,3	5,2	-1,8	28,3	5,2	-0,4
8. Фесту-лолиум + овсяница + тимофеевка + клевер + кострец безостый	61,0	9,5	+2,5	30,5	7,1	+1,1	28,6	5,6	-1,4	29,8	5,7	0,1

9. Фесту-лолиум + овсяница + тимофеевка + мятлик + клевер луговой + клевер ползучий	71,9	10,5	+3,5	39,0	7,6	+1,6	43,8	7,8	0,9	40,9	7,7	2,1
10. Райграс пастбищный + овсяница + тимофеевка + мятлик + клевер луговой + клевер ползучий	68,6	10,1	+3,4	34,2	7,6	+1,6	40,2	7,5	0,5	34,9	7,4	1,8
НСР 05	0,61 т/га СВ			0,93 т/га СВ			0,37 т/га СВ			0,35 т/га СВ

Во второй год жизни пастбищные агрофитоценозы сформировали 5 укосов. По урожайности все изучаемые травостои (вар. 3‒10) превосходили контроль на 0,9‒3,5 т/га СВ.

На третий год жизни преимущество имели травостои с включением бобовых видов трав (вар. 8‒10), они на 1,1‒1,6 т/га СВ существенно превосходили контроль.

К четвёртому и пятому году жизни урожайность злаковых травостоев находилась на уровне контрольного варианта. Снизилась продуктивность на бобово-злаковых травостоях с содержанием одного вида клевера – лугового (варианты 7, 8). На 4-й год жизни содержание клевера лугового в травостоях снижается, что негативно сказалось на продуктивности всего травостоя. Бобово-злаковые травостои, включающие в себя клевера луговой и ползучий, обеспечили существенную прибавку и наибольшую урожайность сухой массы ‒ 7,5‒7,8 т в 2020 году, 7,4‒7,7 т в 2021 году благодаря симбиотической фиксации азота воздуха.

То, что продуктивность агрофитоценозов на основе многолетних бобовых трав во многом зависит от бобового компонента, было указано в исследованиях Вологодской области и других учёных [16‒19].

Продуктивность травостоев пастбищного использования зависела отадаптивной способности, экологической пластичности, биологических особенностей включаемых видов и определялась условиями для их роста ( табл. 2 ).

Таблица 2 ‒ Продуктивность пастбищных травостоев за 2018‒2021 гг., выход с 1 га

	Второй год жизни			Третий год жизни			Четвёртый год жизни			Пятый год жизни
Номер варианта	К.ед, тыс	ОЭ, ГДж	ПП, т	К.ед, тыс	ОЭ, ГДж	ПП, т	К.ед, тыс	ОЭ, ГДж	ПП, т	К.ед, тыс	ОЭ, ГДж	ПП, т
1. Овсяница + тимофеевка + мятлик	1,8	22,7	0,2	2,8	34,1	0,3	1,5	18,4	0,1	1,5	18,3	0,2
2. Овсяница + тимофеевка + мятлик (контроль)	5,3	67,6	0,8	5,1	61,4	0,8	5,5	69,1	0,8	4,7	56,9	0,8
3. Райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	5,9	75,9	0,8	4,4	52,4	0,7	5,2	64,9	0,7	4,3	50,8	0,7
4. Фестулолиум + овсяница + тимофеевка + мятлик	6,6	84,7	0,8	4,2	50,2	0,7	5,8	72,6	0,8	5,3	63,1	0,9
5. Фестулолиум + райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	6,5	83,0	0,7	4,1	48,0	0,7	5,5	69,7	0,8	4,6	54,6	0,8
6. Фестулолиум + райграс + овсяница + тимофеевка + мятлик	7,0	91,2	0,9	5,7	68,9	0,9	5,5	70,1	0,7	4,9	57,6	0,8
7. Райграс + овсяница + тимофеевка + клевер + кострец	7,7	92,6	1,1	5,7	69,5	0,7	4,2	51,9	0,5	4,4	53,4	0,6
8. Фестулолиум + овсяница + тимофеевка + клевер + кострец безостый	8,1	98,4	1,1	5,9	71,9	0,7	4,5	56,5	0,5	5,0	59,5	0,7
9. Фестулолиум + овсяница + тимофеевка + мятлик + клевер луговой + клевер ползучий	8,9	108,2	1,4	6,5	78,4	1,0	6,5	79,5	0,9	7,4	84,4	1,2
10. Райграс пастбищный + овсяница + тимофеевка + мятлик + клевер луговой + клевер ползучий	8,6	104,0	1,5	6,6	79,0	1,0	6,3	76,6	0,9	6,9	79,6	1,1

Без внесения минерального азотного удобрения злаковый травостой (1 вариант), состоящий из овсяницы луговой, тимофеевки луговой и мятлика лугового по всем показателям значительно уступал как злаковым на фоне азотного минерального удобрения, так и бобово- злаковым травостоям.

В 2018 году по продуктивным показателям все травостои на фоне внесения минерального удобрения обеспечили 5,3–8,9 тыс. кормовых единиц с гектара, обменной энергии 67,6-108,2 ГДж и переваримого протеина 0,7–1,5 т/га.

Агрофитоценозы второго года пользования из-за неблагоприятных климатических условий обеспечили продуктивность ниже, чем в 2018 году. С 1 га получено кормовых единиц – 4,1–6,6 тыс., переваримого протеина – 0,7–1,0 т, обменной энергии – 48,0–79,0 ГДж. Из злаковых травостоев выделился вариант 6, включающий в себя фестулолиум, райграс пастбищный, овсяницу луговую, тимофеевку луговую и мятлик луговой с. Лимаги, обеспечивший сбор с гектара кормовых единиц – 5,7 тыс., переваримого протеина – 0,9 т, выход обменной энергии – 68,9 ГДж/га. Более высокий урожай получен на бобово-злаковых травостоях, в состав которых входят клевер луговой и клевер ползучий, фестулолиум и райграс пастбищный (варианты 9, 10). Продуктивность составила по сбору с гектара кормовых единиц– 6,5 и 6,6 тыс., переваримого протеина – 1,0 т, обменной энергии – 78,4 и 79,0 ГДж.

К четвертому году жизни на удобренном фоне включение фестулолиума в структуру злаковых травостоев (варианты 4–6) позволило получить за сезон продуктивность на уровне контрольного варианта, содержание кормовых единиц составило 5,5–5,8 тыс., переваримого протеина – 0,7–0,8 т, обменной энергии – 69,7–72,6 ГДж. Бобово-злаковые травостои, включающие в себя клевер луговой и ползучий, обеспечили выход обменной энергии 76,6–79,5 ГДж/га, сбор кормовых единиц – 6,3–6,5 тыс/га и переваримого протеина – 0,9 т/га. В условиях избыточного увлажнения в злаковых травостоях к концу сезона наблюдалась бледная окраска листовых пластинок, что свидетельствовало о недостатке азотного питания.

В 2021 году на злаковом травостое с применением удобрений содержание кормовых единиц составило 4,3‒5,3 тыс., переваримого протеина 0,7‒0,9 т, обменной энергии – 50,8‒63,1 ГДж. Бобовозлаковые травостои, включающие в себя клевера луговой и ползучий, обеспечили высокий выход обменной энергии 79,6‒84,4 ГДж/га, сбор кормовых единиц 6,9‒7,4 тыс. и переваримого протеина 1,1‒1,2 т с гектара.

Химический состав и питательность изучаемых травостоев зависели от их видового состава, внесения удобрений ( табл. 3 ).

Таблица 3 ‒ Питательная ценность пастбищных агрофитоценозов в среднем за 2018‒2021 годы

Вариант	Сырой протеин, %	Сырая клетчатка, %	Сырой жир, %	ОЭ, МДж в 1 кг
1. Овсяница+тимофеевка+мятлик (без удобрений)	13,4	23,5	3,0	9,9
2. Овсяница+тимофеевка+мятлик (контроль)	16,9	24,2	3,5	10,0
3. Райграс+овсяница+тимофеевка+мя тлик	16,8	24,2	3,3	10,0
4. Фестулолиум+овсяница+тимофеев ка+ мятлик	16,4	23,5	3,3	10,1
5. Фестулолиум+райграс+овсяница+ тимофеевка+мятлик	17,2	23,2	3,3	10,1
6. Фестулолиум+райграс+овсяница+ тимофеевка+мятлик (Лимаги)	16,6	23,3	3,5	10,1
7. Райграс+овсяница+тимофеевка+кл евер+ кострец	15,8	21,7	3,4	10,2
8. Фестулолиум+овсяница+тимофеевк а+клевер луговой+кострец	15,5	21,6	3,3	10,2
9. Фестулолиум+овсяница+тимофеев ка+ мятлик+клевер      луговой+клевер ползучий	18,7	21,0	3,4	10,4
10. Райграс+овсяница+тимофеевка+ мятлик+ клевер луговой+клевер ползучий	18,9	20,8	3,2	10,4

Анализируя питательную ценность, в среднем за 4 года из злаковых травостоев выделился вариант 5, включающий фестулолиум, райграс, овсяницу, тимофеевку, мятлик, с содержанием сырого протеина 17,2%, сырой клетчатки – 23,2%, обменной энергии – 10,1 МДж в 1 кг. Из бобово-злаковых травосмесей лучшими стали варианты 9, 10 с включением фестулолиума или райграса пастбищного и двух видов клеверов, содержание сырого протеина составило 18,7‒18,9%, сырой клетчатки – 20,8‒21%, обменной энергии – 10,4 МДж/кг. Содержание сырого жира в корме было в пределах 3,0‒3,5%.

Изучаемые пастбищные агрофитоценозы обеспечили получение корма с показателями, соответствующими зоотехническим требованиям. Такие исследования позволяют оценить питательную ценность зеленой массы пастбищ для снижения использования концентрированных кормов для животных.

Выводы

Для успешного развития молочного и мясного скотоводства в

Северо-Западном регионе необходимо повысить роль культурных пастбищ как традиционного способа кормления скота в летний период. Создание и использование пастбищных агрофитоценозов направлено на получение максимально возможной, экологически чистой продукции, обеспечивающей положительную экономику молочного животноводства и здоровья животных.

В ходе проведенных исследований по изучению влияния видов и сортов многолетних злаковых трав на формирование пастбищных агрофитоценозов в условиях Северо-Запада Российской Федерации установлено, что на формирование урожайности повлияли погодноклиматические условия и видовой состав агрофитоценозов. Лучшими в сравнении с контрольным вариантом по урожайности и питательности являются смеси из бобово-злаковых трав с включением фестулолиума илирайграсапастбищного. Урожайностьданныхтравосмесейдостоверно отличается от контроля и составляет 8,4 и 8,2 т/га соответственно. Содержание сырого протеина у этих вариантов было 18,7‒18,9%, обменная энергия 10,4 МДж/кг.

Формирование пастбищных агрофитоценозов с новыми видами и сортами злаковых трав позволит в условиях сельскохозяйственного производства повысить урожайность зеленой массы и содержание протеина. Выполненная авторами работа вносит вклад в теорию и принципы конструирования высокопродуктивных агрофитоценозов и агроэкосистем, способствует рациональному природопользованию, улучшению экологического состояния территории и охране окружающей среды.