Агробиологические основы формирования высокобелковых травостоев кормовых культур в лесостепи Среднего Поволжья

Величина накопления сухой биомассы к уборке на зеленый корм в большей степени определяется площадью листьев и фотосинтетическим потенциалом (r=0,69; r=0,70) и в меньшей - высотой растений и ЧПФ (r=0,08 и r=-0,23). К уборке на сенаж связь всех факторов усиливается, а коэффициенты корреляции повышаются соответственно до 0,91; 0,93; 0,84 и 0,63.

В годы исследования наиболее полно жизненные ресурсы использовали смеси овса, ячменя, подсолнечника и редьки масличной с викой или горохом. Их урожайность даже при естественном плодородии почвы в среднем на 6,1…11,1% превышала значения четырехвидовых травостоев и на 18,3…22,7% - показатели бинарных ценозов. Возделывание сложных поливидовых посевов на фоне 1 позволяло дополнительно по сравнению с вико-овсом и горохо-овсом получать 2,7…4,1 т зеленой массы с 1 га, а при сенажных сроках уборки гарантированно обеспечивало сбор биомассы в 23,8…24,1 т/га (табл. 5).

5. Урожай зеленой массы и выполнение планируемой программы, 1994…1996 гг.

Исследованиями выявлено, что планируемые урожаи зеленой массы на уровне 23 т/га в бинарных и четырехвидовых смесях могут быть получены только в отдельные благоприятные годы. Выгодно смотрелись пятикомпонентные смеси и на повышенно удобренном фоне 2. При первом сроке уборки полнота выполнения программы в их посевах составляла 94,0 и 98,4%, а сборы биомассы равнялись 23,5 и 24,6 т/га, что на 11,9…14,4% выше индексов двухвидовых посевов. К укосам на сенаж продуктивность сложных ценозов возрастала до 27,2 т (вариант 3) и 25,9 т/га (вариант 5), или 108,8 и 103,6%. Выше контрольных значений при поздних укосах формировала урожаи и смесь овса, ячменя, подсолнечника с викой 25,2 т/га, или 100,8% к плану. Продуктивность четырехвидового варианта с горохом была на 0,8 т/га ниже. Сборы фитомассы в совместных посевах овса с викой не превышали 23,2 т/га, а с горохом 22,6 т/га, что на 2,4 и 9,6% ниже расчетных параметров.

Основным критерием оценки качества зеленой массы смешанных посевов является доля высокобелкового компонента в урожае. Опытами установлено, что на фитомассу вики приходится 38,7…43,5% общего урожая её бинарного посева с овсом. Замена вики горохом при принятых нормах высева снижает долю бобового растения до 36,0…39,0%. Урожай зеленой массы четырехвидового ценоза с викой на 30,6…35,4% состоит из бобового компонента. В аналогичном варианте с горохом удельный вес бобового растения в структуре биомассы снижался до 23,0…26,0%. В пятивидовых смесях доля вики в общем урожае не превышала 23,0…27,6%, а гороха - 17,3…20,4%. При таких объемах без присутствия в ценозах других высокобелковых растений - доноров добиться высокой концентрации протеина в 1 корм. ед. сенажа невозможно. Включение в состав травостоев редьки масличной позволяет повысить количество высокобелковой массы в урожае с викой до 44,4…47,2%, а с горохом - до 37,8…38,6%.

С повышением уровня минерального питания удельный вес вики в биомассе бинарных смесей с овсом снижался на 3,4…7,8% в четырехвидовом ценозе - на 5,9…13,8%, а в пятивидовом - на 7,9…17,4%. Потери высокобелковой массы в посевах с горохом не превышали 5,5…14,0%. Редька масличная, наоборот, на удобренных вариантах существенно наращивала объемы своей биомассы в общем урожае растительных сообществ. Укосы на сенаж повышают долю бобовых в фитомассе поливидовых посевов на 1,6…5,2%.

Аналогично урожаю зеленой массы наибольшие сборы сухого вещества в опытах при всех режимах плодородия почвы обеспечивали травостои вики, овса, ячменя и подсолнечника с редькой масличной - 6,01…7,44 т/га, убираемые на сенаж. Замена вики горохом снижает продуктивность сложного ценоза на 1,9…5,0%, или до 5,72…7,30 т/га. При скашивании на зеленый корм выход сухого вещества с биомассой был в среднем на 22,1…44,6% ниже и варьировал от 4,21 до 5,70 т/га. Объемы аккумуляции сухого вещества зависят от метеорологических условий вегетации. Максимальные его сборы были получены в 1994 году, минимальные - в 1995, при этом в засушливых условиях более высокую концентрацию сухой массы имели посевы с горохом.

Качество растительных кормов во многом определяется облиственностью растений. В наших опытах, как и ожидалось, максимальную долю листьев в урожае 68,4…82,6% имели молодые растения. К уборке на зеленый корм облиственность бобовых составляла 43,0…54,4%, злаковых - 34,0…46,0%, подсолнечника - 26,0…32,6%, а редьки масличной - 35,6…40,0%, причем высокую долю листьев в фитомассе имели растения двухвидовых ценозов. К укосам на сенаж структура урожая существенно менялась. Облиственность бобовых снижалась до 31,0…41,4%, а злаковых - до 19,0…28,0%. В 1,7…2,1 раз уменьшалось количество листьев у подсолнечника и редьки масличной. Подсчеты по вариантам показали, что с увеличением плотности ценоза суммарная доля листьев в урожае остается на уровне бинарного посева или даже возрастает. С возрастом растет и масса генеративных частей растений, особенно у гороха, достигая 24,6…30,0% от общей массы, у редьки масличной - 26,0…29,5%, подсолнечника - 14,6…19,0%, а у злаковых и вики 16,4…26,8% и 15,0…21,6%. Облиственность растений фона 1 на 4,9…12,9%, а фона 2 на 12,4…25,6% превышала контрольные индексы.

Химические анализы фитомассы показали, что к уборке на зеленый корм в фазе цветения бобовых, колошения и выметывания злаковых их сухое вещество содержит в среднем 14,6…17,8% сырого протеина, 8,4…10,2% сырой золы и 22,1…25,1% сырой клетчатки. При этом наибольшее количество протеина и зольных элементов при всех уровнях минерального питания имели пятивидовые смеси и бинарные травостои. Протеиновые индексы в четырехкомпонентных ценозах были на 9,4…12,2% ниже параметров сложных сообществ и на 7,0…8,9% двухвидовых посевов. К уборке на сенаж состав растений менялся: в них больше аккумулировалось клетчатки, жира, золы, снижалось количество витаминов и азотистых веществ. Однако и в этом случае повышенной концентрацией сырого протеина отличалась фитомасса пяти- и двухкомпонентных ценозов. Внесение удобрений повышает концентрацию протеина в сухой биомассе всех вариантов смесей фона 1 в среднем на 1,2…3,0%, а фона 2 - на 2,5…4,0%. Выявлена высокая степень зависимости содержания сырого протеина в биомассе от доли высокобелкового компонента в травостое (r=0,81…0,95).

Исследованиями установлено, что даже при естественном плодородии почв и укосах на зеленый корм поливидовые посевы позволяют получать 2,96…3,64 т/га корм. ед., а на удобренных фонах 1 и 2 соответственно 3,56…4,23 и ,41…4,92 т/га. Выявлено, что выход продукции на уровне 4т корм. ед./га могут гарантировать только четырех- и пятивидовые ценозы. При этом наиболее полное выполнение программы обеспечивали травостои овса, ячменя, подсолнечника и редьки масличной с викой - 105,7% и горохом - 102,5%. Эти же варианты были близки к контрольным индексам и на фоне 2 - 98,4% и 94,0% (табл. 6).

6. Сбор кормовых единиц и полнота выполнения программы, 1994 … 1996 гг.

К уборке на сенаж объем кормовых единиц в фитомассе увеличивается в среднем на 13,3…31,3%, а их сборы на фоне 1 составляют 4,56…5,30 т/га, или 114…132,5% плана. На делянках фона 2 ниже планируемых параметров оказались только горохо-овсяные смеси - 98,0%.

Наибольшее количество протеина при всех режимах укосов накапливают сложные травостои с редькой масличной - 0,56…0,87 т/га, а также вико-овсяные -0,51…0,76 т/га и горохо-овсяные смеси - 0,49…0,71 т/га (табл. 7). В четырехвидовых сообществах выход кормового белка оказался на 10,0…20,3% ниже значений пятикомпонентных посевов, а при естественном плодородии почвы и на 2,3…3,4% меньше индексов бинарных посевов. С улучшением пищевого режима до фона 1 сбор протеина, по сравнению с контролем, увеличивался в среднем на 10,2…25,0%, а на делянках фона 2 - на 27,9…44,6%. При скашивании на сенаж концентрация протеина в урожае всех вариантов опыта на 7,4…21,4% превышала значения ранних укосов

7. Выход переваримого протеина и кормопротеиновых единиц с урожаем зеленой массы однолетних трав, 1994…1996 гг.

Выявлено, что выход переваримого протеина с 1 га определяется уровнем плодородия почвы (r=0.92…0.99), химическим составом биомассы (r=0,66…0,89) и урожаем зеленой массы (r=0,64…0,85).

Зеленая масса всех смесей хорошо сбалансирована по переваримому протеину, особенно при ранних сроках уборки, - 136,2…170,7 г на 1 корм. ед. Однако при заготовке сенажа из урожая четырехвидового ценоза с горохом имеющегося количества протеина - 129,2…133,7 г на 1 корм. ед.- с учетом потерь при консервировании может оказаться недостаточно.

Опытами установлено, что для формирования 1 т сухого вещества травостои на зеленый корм расходуют 272…336 м³ воды, а сенажные варианты - 210…320 м³. Экономным использованием влаги при всех уровнях плодородия почвы отличались сомкнутые посевы сложных конструкций. Коэффициенты водопотребления в бинарных смесях на 4,6…11,2% превышали индексы четырехвидовых и на 8,8…20,9% пятивидовых ценозов. Расход воды посевами фона 1 в среднем был на 4,6…12,5%, а фона 2 на 13,6…32,8% ниже контрольных показателей. Выявлено, что для создания 1 т зеленой массы в бинарных ценозах на зеленый корм требуется 6,72…8,10 кг N; 1,84…2,40 кг Р; 4,62…5,31 кг К; в четырехвидовых: 5,66…7,30 кг N; 1,60…1,96 кг Р; 4,68…5,30 кг К; в пятивидовых: 6,00…7,60 кг N; 1,70…2,20 кг Р; 4,92…5,66 кг К. При уборке на сенаж растения потребляют на 20,5…35,9% больше азота, на 30,4…54,6% - фосфора и на 5,8…24,3% - калия. Внесение расчетных доз удобрений увеличивает вынос элементов питания на фоне 1 в среднем на 5,5…14,6%, а фоне 2 на 15,6…23,4%.

3. Особенности создания совместных травостоев силосных культур с высокобелковыми растениями

Фенологическими наблюдениями установлено, что всходы традиционных силосных культур при оптимальном увлажнении и температурном режиме почвы появляются на 8…10 день после посева. Практически одновременно с ними (на 7…9 день) на дневную поверхность выносятся семядоли амаранта, мальвы и донника однолетнего. При этом более дружнее и быстрее прорастают семена мальвы. Всходы растений одновидовых и совместных посевов появились одновременно. В дальнейшем растения поливидовых ценозов запаздывали в прохождении очередных фаз развития, причем у традиционных культур оно проявлялось на поздних этапах органогенеза, а депрессия амаранта, мальвы и донника однолетнего прослеживалась на протяжении всей вегетации и не зависела от метеорологических условий. Наиболее сильно новые кормовые растения угнетались в ценозах с подсолнечником и суданской травой. Кукуруза и сорго отличались большей толерантностью к компонентам смеси.

Исследованиями выявлено, что к моменту укосной спелости подсолнечника - на 57…63 день вегетации - амарант, мальва и донник однолетний успевают сформировать только бутоны и раскрыть единичные цветки. Более синхронно с подсолнечником развиваются вика и овес, достигая к укосу молочно-восковой и желтой спелости зерна. В фазу полного цветения новые кормовые растения вступают только ко времени скашивания суданской травы - на 70…78 день после появления всходов. Продолжительное цветение амаранта, мальвы и донника однолетнего позволяет существенно варьировать сроками отчуждения кукурузы и сорго. К их уборке можно приступать на 77…87 и 89…98 день вегетации.

Подсчеты взошедших растений показали, что несмотря на разность в полноте всходов изучаемых культур, начальный уровень густоты стояния как в одновидовых, так и в совместных ценозах вполне достаточен для формирования высокопродуктивных травостоев. Анализ сохранности растений выявил, что в смесях с подсолнечником к уборке остается не более 48,2% взошедшего амаранта, 52,0% мальвы и 50,4% донника однолетнего, что на 24,0; 25,5 и 33,3% ниже контрольных значений. Аналогичная ситуация складывалась и в ценозах с суданской травой. Хорошо кустящийся злак подавлял другие виды и вытеснял их из травостоя, к концу вегетации в таком посеве оставалось в среднем 68,0% амаранта, 64,2% мальвы и 70,8% донника однолетнего. Меньшее ассоциативное напряжение складывалось в бинарных смесях новых кормовых растений с кукурузой и сорго, в результате сохранность амаранта возрастала до 70,2…74,6%, а мальвы и донника однолетнего - 69,0…73,4 и 74,5…76,4%. Несмотря на значительное изреживание отдельных вариантов, по плотности травостоя бинарные и тройные ценозы во все годы превосходили одновидовые посевы.

Наблюдениями за темпами линейного роста растений выявлено, что амарант, мальва и донник однолетний медленно развиваются на начальных этапах органогенеза. Суточные приросты в высоту их стеблей до фазы бутонизации не превышают 0,7…1,9 см. После появления бутонов интенсивность ростовых процессов возрастает, достигая 3,2…4,0 см в сутки у амаранта и мальвы и 2,6…3,1 см у донника однолетнего, причем у мальвы они сохранялись до самой уборки. К фазе цветения высота их травостоев в одновидовых посевах составляла в среднем 153, 149 и 116 см. К моменту уборки контрольные растения подсолнечника вырастали в среднем до 158 см, кукурузы - 186 см, сорго и суданской травы до 191 и 176 см. В совместных ценозах темпы линейного роста растений снижались. Особенно сильно новые кормовые культуры детерминировались в посевах быстрорастущего подсолнечника: их высота к уборке достигала только 36,2..55,1% от контрольных индексов. Значительная депрессия высокобелковых компонентов отмечалась и в бинарных смесях с суданской травой. Длина их стеблей к укосной спелости злака была соответственно на 80, 66 и 74 см ниже суданской травы. Ярусная архитектоника травостоя формировалась и в смесях с кукурузой и сорго. Однако при высоких темпах линейного роста во втором периоде вегетации амарант и мальва практически догоняли злаковые растения, достигая высоты 158…172 см. Донник однолетний в посевах с кукурузой занимал надпочвенное пространство до 105 см, а в смесях с сорго до 120 см. Ингибирующее действие испытывали и традиционные силосные культуры, причем большую агрессивность проявлял донник однолетний, снижая длину стеблей других компонентов на 10…12 см.

Исследованиями выявлено, что максимальную оптическую поверхность одновидовые посевы злаковых культур и их смеси формируют к 6…7 декаде вегетации. В моноценозах суданской травы она равнялась в среднем 30,4, сорго - 39,4, а кукурузы - 46,7 тыс.м²/га. В бинарных травостоях соответственно 36,5…37,1; 43,3…51,4 и 44,8…48,6 тыс. м²/га. При этом на долю листьев амаранта приходилось 45,3…52,1% суммарного объема листовой поверхности, мальвы - 44,9…51,7%, донника однолетнего - 46,6…52,7%. К концу вегетации часть листьев злаковых подсыхала и терялась. У амаранта, мальвы и донника однолетнего, наоборот, отмечалось постоянное наращивание ассимиляционной поверхности, причем у первых двух как за счет увеличения листовых пластинок, так и за счет новообразования. К уборке их доля в общей фотосинтетической поверхности повышалась до 47,1…59,1% В ценозах с подсолнечником наибольшую площадь листьев формировали его посевы с викой и овсом - 38,8 тыс.м²/га, минимальную - 31,3 тыс.м²/га смесь подсолнечника с мальвой.

Расчеты показали, что, несмотря на высокие стартовые темпы наращивания листовой поверхности, в целом за вегетацию ФП подсолнечника не превышает 1094, а в двойных смесях - 1245…1260 тыс. м² сутки/га. При этом на долю высокобелковых компонентов приходится 35,5…45,6% общего объема ФП. Наиболее мощный фотосинтетический аппарат с ФП 1507 тыс. м² сутки/га формировался в смесях с викой и овсом. В контрольных посевах кукурузы ФП достигал 1795, а в бинарных ценозах - 2126…2339 тыс. м² сутки/га. При этом более высокие значения отмечались в совместных ценозах кукурузы и амаранта. ФП одновидовых посевов сорго составлял 2010, а в совместных ценозах с амарантом и мальвой равнялся соответственно 2751 и 2687 тыс.м² сутки/га. В бинарном ценозе сорго с донником однолетним из-за потерь листьев нижнего яруса у обоих компонентов ФП снижался до 2436 тыс.м²сутки/га. Мощность фотосинтетического аппарата в посевах с суданской травой варьировала от 1208 до 1666 тыс.м²сутки/га, причем минимальные значения отмечались в контрольном ценозе, а максимальные - в травостоях с амарантом.

Опытами выявлено, что ЧПФ силосных растений - величина непостоянная и существенно меняется в течение вегетации. Анализ средних значений ЧПФ показал, что в ценозах с подсолнечником они составляют 5,72…6,18 г/м² сутки, в посевах кукурузы и сорго - 4,82…4,90 г/м² сутки. ЧПФ контрольных травостоев суданской травы равнялось 6,40, а её смесей - 5,30…5,92 г/м² сутки.

Динамика накопления сухого вещества в растениях во многом определялась особенностями формирования фотосинтетического аппарата. На начальных этапах суточные приросты сухой массы в травостоях подсолнечника не превышали 1,7…12,1, а в ценозах со злаковыми - 1,0…10,7 г/м² сутки. С увеличением мощности фотосинтетического аппарата ассимиляционные процессы усиливались, достигая к фазе цветения подсолнечника 17,3…18,5 г/м² сутки. Перед уборкой его контрольные посевы аккумулировали в среднем 658 г/м² сухой биомассы, смеси с викой и овсом - 8,12 г/м², а бинарные смеси с амарантом, мальвой и донником однолетним - 7,20 и 7,40 г/м². Наибольшие суточные приросты биомассы в ценозах с кукурузой отмечались от выметывания до молочно-восковой спелости початка - 12,0…18,0 г/м². К концу вегетации его накопление в посевах достигало 865…1048 г/м². Совместные травостои сорго с амарантом, мальвой и донником однолетним аккумулировали максимальное количество сухой массы - 1090…1340 г/м². Ход концентрации сухого вещества в посевах суданской травы и её смесях с новыми кормовыми культурами был близок к показателям агроценозов кукурузы.

Подсчеты выхода валовой энергии в опытах выявили, что максимальную энергоемкость биомассы имеют совместные посевы силосных культур. В вариантах с подсолнечником его смесь с викой и овсом - 155,5ГЖд/га при КПД ФАР 2,05%. Травостои кукурузы с амарантом, мальвой и донником аккумулировали в среднем 179,2…187,4 ГДж/га, используя 2,11…2,21% энергии ФАР, что на 11,9…17,1% выше контрольных значений. Аналогичные закономерности четко прослеживались и в двухвидовых посевах сорго и суданской травы, причем в первом случае наибольшее количество энергии накапливала смесь сорго с амарантом - 200,9 ГДж/га при КПД ФАР 2,30%, а во втором - суданская трава с донником однолетним - 164,7 ГДж/га с коэффи-циентом использования ФАР - 2,09%.

Опытами установлено, что фитомасса молодых растений на 63,8…68,3% состоит из листьев. К уборке доля листьев в урожае подсолнечника составляет 26,0%, кукурузы - 25,8%, сорго - 25,0%, а суданской травы - 24,0%. Облиственность амаранта была выше и равнялась 36,0%, мальвы - 34,0%, донника однолетнего - 39,0%. С возрастом травостоя увеличивался и вес генеративных частей растений, достигая у злаковых - 17,3…24,0%, подсолнеч-ника - 27,0%, а у новых кормовых культур - 9,7…17,1%. Растения совместных посевов имели более тонкий стебель и относительно мелкие листовые пластинки, доля которых в структуре основных компонентов снижалась на 1,4…3,7%, а высокобелковых - на 5,0…13,0%. Однако, несмотря на снижение ценной фракции урожая отдельных растений, суммарная доля листьев и соцветий в фитомассе смесей значительно превышала контрольные значения.

Выявленные особенности развития видов определили и продуктивность ценозов. Поливидовые посевы, имея плотный стеблестой и большую ярусно расположенную ассимиляционную поверхность, формировали высокие урожаи зеленой массы (табл. 8).

В травостоях с подсолнечником наибольший выход фитомассы обеспечивала его смесь с викой и овсом - 24,0 т/га. Продуктивность бинарных ценозов с амарантом, мальвой и донником однолетним была близка к контрольным показателям монокультуры - 21,7…22,5 т/га. Урожайность совместных посевов кукурузы и новых кормовых растений на 23,0…25,7% превышала значения аналогичных смесей с подсолнечником и на 13,6…18,8% параметры одновидовых посевов кукурузы. При этом наибольший сбор зеленой массы и сухого вещества обеспечивали ценозы кукурузы с амарантом 29,6 и 6,99 т/га. Максимальные урожаи биомассы в опытах формировали посевы сорго с амарантом - 31,0 т/га и сорго с мальвой - 29,8 т/га, а сухого вещества травостои сорго с амарантом - 7,49 т/га и сорго с донником однолетним - 7,33 т/га. В вариантах с суданской травой выгодно смотрелись смеси с амарантом и донником однолетним. По выходу зеленой массы они на 9,9…10,7%, а по сбору сухого вещества на 16,3…18,5% превышали значения одновидовых травостоев злака.

Исследованиями выявлено, что урожаи зеленой массы амаранта на умеренно удобренных участках лесостепи Среднего Заволжья составляют в сред-

8. Урожай зеленой массы одновидовых и совместных посевов силосных культур, т/га нем 25,9 т/га, а сборы сухого вещества - 6,2 т/га. Посевы мальвы соответственно 23,8 и 5,9 т/га и донника однолетнего 20,2 и 5,5 т/га.

Математический анализ показал, что выход зеленой массы и сухого вещества с единицы площади в большей степени определяется размером оптической поверхности (r =0,8, r=0,79), продолжительностью ее функцииони-рования (r=0,93, r =0,89) и уровнем аккумуляции сухой биомассы (r=0,72, r =0,85). Коэффициенты корреляции с ЧПФ и среднесуточными приростами сухого вещества находились в пределах r=-075…-0,77 и r=0,10…0,24.

Анализ ботанического состава урожая выявил, что наибольшую долю амарант, мальва и донник однолетний имеют в фитомассе с сорго -43,2…45,1% и в урожае ценозов с кукурузой - 41,6…45,1%. В посевах с суданской травой доля мальвы в общей массе снижалась до 31,9, а амаранта и донника однолетнего - до 35,3…37,6%. Удельный вес новых кормовых культур в фитомассе с подсолнечником не превышал 23,6…25,9%. В трехкомпонентной смеси на растения подсолнечника приходилось 54,6% суммарного объема урожая, вики - 23,0% и овса - 22,4%. Математический анализ показал, что доля высокобелкового компонента в общем объеме продукции в большей степени определяется высотой растений (r=0,86) и мощностью фотосинтетического аппарата (r=0,94…0,97) и в меньшей - густотой стояния растений (r= -0,10) и ЧПФ (r= -0,81).

Лабораторными исследованиями установлено, что сухая биомасса подсолнечника накапливала в среднем около 9,42% сырого протеина, кукурузы - 8,72%, сорго - 8,96%, а суданской травы - 10,12%. Концентрация протеина у амаранта достигала 15,72%, мальвы - 15,60 и донника однолетнего - 14,96%, поэтому при моделировании их совместных травостоев с традиционными силосными растениями содержание протеина в урожае смесей существенно увеличивалось: в ценозах с кукурузой, по сравнению с контролем, в среднем на 28,2…30,8%, сорго - на 35,0…42,6%, суданской травой - на 12,8…20,9%. В посевах с подсолнечником наибольшее количество кормового белка аккум-улировала его фитомасса с викой и овсом - 11,76%. Данный вариант опыта обеспечивал и максимальный сбор переваримого протеина с 1 га - 0,55 т, позволяя балансировать корм по этому показателю в пределах зоотехнических норм - 119 г на 1 корм. ед. Выход кормовых единиц в трехвидовом травостое равнялся 4,60 т/га (табл. 9).

9. Кормовая ценность биомассы и выход переваримого протеина, 1996…2001 гг.

*Сведения по суданской траве и её смесям приведены за 1999…2001гг.

Бинарные смеси подсолнечника с амарантом, мальвой и донником однолетним по сбору кормовых единиц не имели преимуществ перед монокультурой, однако по выходу переваримого протеина - 0,38…0,46 т/га - они на 11,1…35,2% превышали контрольные значения.

В совместных травостоях кукурузы с амарантом сборы кормового белка достигали в среднем 0,70 т/га, а его концентрация в 1 корм. ед. - 135 г, что в 2,0 раза больше параметров одновидовой культуры злака. Моделирование совместных ценозов кукурузы с мальвой и донником однолетним повышает выход протеина по сравнению с контролем в 1,8…1,9 раза до 0,63…0,66 т/га. Включение высокобелковых компонентов в состав растительных сообществ с сорго обеспечивает максимальное получение переваримого протеина - 0,67…0,75 т/га и кормовых единиц - 5,72…6,10 т/га.

Двухвидовые ценозы амаранта, мальвы и донника однолетнего с суданской травой по выходу кормовых единиц на 5,8…17,7%, а по сбору кормового белка в 1,3…1,6 раза продуктивнее контрольных посевов злака. При этом более качественный урожай формировали травостои злака с донником однолетним: 1 корм. ед. их фитомассы содержала 114 г переваримого протеина.

Математический анализ выявил тесную зависимость сборов переваримого протеина с долей высокобелкового компонента в урожае (r= 0,93) и общей продуктивностью посевов (r=0,86).

Сравнение вариантов по выходу кормопротеиновых единиц подтверждает выявленные ранее закономерности.

Наблюдениями в опыте по изучению влияния способов посева и уровней минерального питания на продуктивность силосных растений (опыт 5) выявлено, что при размещении кукурузы или сорго с мальвой в один ряд растения депрессируются. Варианты с чередующимися рядами кукурузы и мальвы подходят к уборке на 82…86 день вегетации или на 2..3 дня ранее бинарных ценозов с компонентами в одном рядке. Черезрядные травостои сорго и мальвы при естественном плодородии почвы скашивались через 91…97, а на фоне 1 - через 95…99 дней после появления всходов. Уборка посевов с разными видами в одном рядке проводилась соответственно на 92…98 и 97…101 день вегетации.

Подсчет взошедших растений показал, что начальная густота стояния растений при всех схемах посева и уровнях минерального питания примерно равна и составляет в ценозах кукурузы с мальвой - 174…177 шт/10м², а у сорго с мальвой - 228…232 шт/10м². В течение вегетации часть растений неизбежно гибла, причем более острые ассоциативные напряжения складывались в посевах с размещением компонентов в одном рядке. Выживаемость кукурузы в таком ценозе оказалась на 5,9% ниже контрольного параметра и на 4,2% значений черезрядного посева. Сохранность мальвы в первом варианте смеси на 27,1%, а во втором на 9,4% уступала индексам одновидового посева.

Аналогичные закономерности прослеживались и в двухвидовых ценозах с сорго. Черезрядные посевы оказались на 7,2…9,5% плотнее плантаций с различными экотипами в одном рядке. Исследованиями выявлено, что мальва при всех способах посева меньше угнетается в ценозах с сорго. Внесение минеральных удобрений повышает сохранность всех вариантов опыта в среднем на 3,0…4,1%.

Способы посева определяли и темпы линейного роста растений. Наиболее интенсивно ростовые процессы в течение вегетации протекали в одновидовых посевах и в ценозах с чередующимися рядами злаков и мальвы. Измерения показали, что средняя высота кукурузы на неудобренном фоне составляет 179 см, в первом варианте смеси - 170 см, а во втором - 176 см. Высота мальвы в совместных травостоях равнялась 155 и 167 см, что на 25 и 13 см ниже одновидового посева. Длина стеблей монокультуры сорго достигала 187 см, при посеве в один ряд с мальвой - 172 см, а в ценозе с чередующими рядами культур - 184 см. Высота второго компонента смеси составляла в среднем 160 и 176 см, что на 5 и 9 см больше, чем в посевах с кукурузой. Внесение удобрений увеличивало длину стеблей всех растений в среднем на 5,3…12,8%. При этом наиболее высокие травостои формировались в совместных ценозах кукурузы с мальвой - 180…190 см и сорго с мальвой - 192…200 см при размещении компонентов чередующими рядами.

Анализ урожайных данных показал, что совместные плантации кукурузы с мальвой на 3,7…9,7%, а ценозы сорго с мальвой на 5,7…13,5% продуктивнее монокультуры злаков, причем наибольшие сборы фитомассы обеспечивают посевы с чередующимися рядами (табл. 10).

Полнота выполнения программы получения планируемых урожаев в среднем за 2001…2003 гг. в таких ценозах составила 95,3 и 102,3%. На долю злаковых растений приходилось 52,4…58,6% общего урожая фитомассы смесей,

10. Урожай зеленой массы силосных культур, т/га, 2001…2003 гг.

удельный вес высокобелкового компонента равнялся 41,4…47,6%. В посевах с чередующими рядами растений доля мальвы в биомассе была на 2,4…2,8% выше значений первого варианта совместных ценозов. Внесение минеральных удобрений стимулирует развитие мальвы и повышает её долю в фитомассе смесей в среднем на 3,9…7,1%

Плантации с чередующимися рядами компонентов обеспечивают и высокие сборы сухого вещества. На естественном фоне плодородия по продуктивности они на 8,8…12,1% превышали моноценозы злаков и на 6,1…7,3% посевы с разме- щением разных видов в одном рядке. Внесение удобрений повышало выход сухой биомассы во всех вариантах опыта с кукурузой на 19,3…21,8%, а с сорго - на 16,6…18,5%. При этом максимальные сборы 7,03 и 7,57 т/га гарантировали травостои с высевом компонентов в отдельные рядки.

Совместные посевы кукурузы и мальвы даже при естественном фоне плодородия почвы обеспечивают выход 4,71; 4,88 т/га кормовых единиц и 0,52; 0,56 т/га переваримого протеина, что в 1,08; 1,11 и 1,93; 2,07 раз больше, чем одновидовые плантации кукурузы. Концентрация переваримого протеина в 1 корм.ед. достигает 110 и 115 г (табл. 11).

Сборы кормового белка в поливидовых ценозах с сорго составляют 0,60 и 0,66 т/га, что на 66,6 и 83,3% превышает значения монокультуры. На 1 корм. ед. приходится 113 и 118 г переваримого протеина. Внесение удобрений повышало выход кормовых единиц с 1 га одновидовых посевов в среднем на 15,0…24,0, а кормового белка - на 25,0…30,2%. В совместных травостоях прибавка составляла соответственно 13,0…22,3 и 15,2..25,0%.

Математический анализ факторов, определяющих выход переваримого протеина с продукцией, выявил тесную связь данного показателя с пищевым режимом растений (r=1,00), способом посева компонентов (r=0,99), долевым учас- тием мальвы в общем урожае и высотой травостоя (r=0,95 и r=0,85). Средняя сте-

11. Кормовая ценность биомассы и выход переваримого протеина, 2001…2003 гг.

пень корреляции прослеживалась с густотой стояния растений (r=0,55) и урожаем зеленой массы (r=0,45).

Исследованиями выявлено, что размещение злаковых и мальвы в искусственном растительном сообществе чередующимися рядами повышает, по сравнению с однорядовым посевом выход кормовых единиц в среднем на 2,4…5,4%, а кормового белка - на 5,6…10,0%. При этом концентрация переваримого протеина в 1 корм. ед. возрастает на 4,0…5,0 г.

4. Экономическая и агроэнергетическая эффективность возделывания высокобелковых агроценозов кормовых культур

Экономическая оценка результатов исследований орошаемой люцерны при различных уровнях минерального питания растений показала, что все варианты опыта рентабельны. Однако наибольший условный чистый доход - 29087…37168 руб. при уровне рентабельности 114,0…145,2 % - обеспечивают плантации повышенно удобренного фона (60 т/га зеленой массы). На делянках с пищевым режимом 50 т/га эти значения равнялись соответственно 22154…25478 руб. и 96,3…110,4%. Величина условного чистого дохода в ценозах с уровнем плодородия почвы 40 т/га зеленой массы была на 38,0…41,0% ниже параметров фона 50 т/га и в 1,85…1,92 раза меньше индексов фона 60 т/га. Их рентабельность не превышала 75,0…91,3%. Установлено, что укосы в фазу начала цветения способствуют получению максимального условного чистого дохода на всех уровнях плодородия почвы - 19325…37168 руб. Это на 5,9…14,1 и 15,0…27,8% больше, чем при скашивании в режиме «переменное» и «бутонизация».

Агроэнергетическая оценка полученных данных подтвердила выявленные закономерности. Внесение повышенных доз удобрений до фона 50 т/га зеленой массы увеличивало выход обменной энергии до 100,88…120,67, а на фоне 60 т/га - до 110,93…136,33 ГДж/га, что на 10,4…10,7 и 21,4…24,7% выше параметров малоудобренного варианта (40 т/га). Скашивание люцерны в фазу начала цветения при практически равных затратах гарантирует дополнительный выход 11,08…25,40 ГДж обменной энергии с 1 га.

Анализ результатов опыта 2 показал, что систематическое отчуждение люцерны на высоте 5…6 см экономически выгодно. Этот вариант опыта обеспечивает максимальный выход КПЕ и получение условного чистого дохода при рентабельности 117,4…149,1% и себестоимости 1 т КПЕ - 615…632 руб. При относительно равных затратах совокупной энергии плантации с низким срезом (5…6 см) обеспечивают наибольший выход обменной энергии с урожаем 100,43…138,23 ГДж/га и способствуют получению чистого энергетического дохода в пределах 49,0…84,43 ГДж/га при коэффициентах энергетической эффективности 1,96…2,57. Уборка люцерны в фазу начала цветения при всех вариантах высоты среза повышает концентрацию обменной энергии в биомассе.

Анализ показателей полученного дохода в посевах однолетних трав выявил, что все затраты, связанные с моделированием поликомпонентных травостоев, окупаются. Величина условного чистого дохода в ценозах овса, ячменя и подсолнечника с горохом на 3,3…14,2% превышает контрольные параметры. Добавление к указанным смесям редьки масличной увеличивает объемы дохода по сравнению с двухвидовыми вариантами соответственно на 30,0…49,7 и 27,7…45,0%. Внесение расчетных доз удобрений до уровня 4 т/га корм. ед. увеличивало выход обменной энергии с урожаем всех вариантов опыта в среднем на 10,9…44,6%, а до уровня 5 т/га - на 24,2…54,6%. Удобренные варианты обеспечивали получение большего чистого энергетического дохода. На делянках фона 2 он в 1,2…1,4 раза превышал контрольные индексы и варьировал от 28,45 до 45,73 ГДж/га.

Моделирование сложных агрофитоценозов традиционных силосных культур с высокобелковыми растениями позволяет по сравнению с монокультурой, в 1,21…1,57 раз повысить объемы условного чистого дохода и на 23,0…30,9% увеличить выход обменной энергии с урожаем. Экономически и энергетически наиболее целесообразны совместные посевы кукурузы и сорго с амарантом, мальвой и донником однолетним, суданской травы с донником однолетним, а подсолнечника с викой и овсом. Рентабельность таких смесей равна 122,2…365,0% при коэффициенте энергетической эффективности - 1,45…1,86.

Посев компонентов чередующимися рядами без дополнительных материальных затрат на 4,7…11,0% увеличивает объемы условного чистого дохода и на 4,5…9,9% чистого энергетического дохода. Внесение расчетных доз минеральных удобрений на 15,8…21,8% повышает концентрацию обменной энергии в урожае.

ВЫВОДЫ

По результатам исследований агрофитоцензов орошаемой люцерны (1988…1992 гг.), многокомпонентных посевов однолетних трав на зеленый корм и сенаж (1994…1996 гг.), одновидовых и совместных травостоев силосных культур (1996…2003 гг.) можно сделать следующие основные выводы:

1. В условиях интенсивного использования орошаемых плантаций люцерны к концу четвертого года жизни в посевах остается не более 50….81 растения на 1м², или 10,4…16,4 % от полученных всходов. Особенно быстро изреживаются травостои, скашиваемые в фазу бутонизации. Ранние укосы истощают растения, нарушают ростовые процессы и ведут к существенным потерям урожая, поскольку люцерна отчуждается в момент наибольших среднесуточных линейных приростов. Уборка в начале цветения повышает сохранность растений и способствует формированию высокостебельных травостоев.

2. Наиболее мощный фотосинтетический аппарат с ФП - 2,81…4,01 млн. м².дн/га и КПД использования ФАР - 1,95…2,32 % формируется в посевах люцерны второго года жизни, скашиваемой в фазу начала цветения. При более ранних укосах в фазу бутонизации растений площадь листьев в посевах снижается в среднем на 10,5…20,6 %. Максимальные среднесуточные приросты сухого вещества приходятся на период от бутонизации до начала цветения люцерны. Проведение укосов в режиме «бутонизация» снижает объемы аккумуляции сухой биомассы в посевах в среднем на 20,2…30,6 %. Продуктивность люцерны в лесостепи Среднего Поволжья в большей степени определяется площадью оптической поверхности листьев (r = 0,89…0,96) и в меньшей - интенсивностью ее работы (ЧПФ) (r = 0,27…0,33). Внесение минеральных удобрений существенно стимулирует процессы фотосинтеза и темпы накопления ассимилянтов.

3. Гарантированный урожай зеленой массы в 50 и 60 т с 1 га в агроклиматических условиях Самарского Заволжья могут формировать только посевы люцерны второго года жизни, а в 40 т/га - и травостои третьего года . Полнота выполнения программы получения планируемых урожаев в сумме за девять укосов в фазу начала цветения на первом фоне минерального питания (40 т/га) составляет 112,9 %, на втором(50 т/га) и третьем(60 т/га) соответственно 98,6 и 92,8 %. Скашивание люцерны в режиме «начало цветения» позволяет получать за три года 135,9… 167,1 т/га зеленой массы и 32,8… 40,9 т/га сухого вещества, что на 6,9…8,4 и 13,5… 13,9 % больше значений переменного варианта и на 12,3…16,5 и 24,7…27,8% выше индексов режима «бутонизация».

4. Максимальный выход переваримого протеина за вегетацию обеспечивают плантации второго года жизни - 1,72…2,13 т/га. В посевах третьего и четвертого года сбор кормового белка уменьшается на 15,6…22,6 % и 28,3…44,5 %. Выход переваримого протеина с единицы площади тесно коррелирует с урожаем зеленой массы (r = 0,98…1,00), поэтому наибольшую продуктивность имеют варианты с укосами в фазу начала цветения. Концентрация кормового белка в биомассе молодых растений достигает 182…191 г на 1 корм. ед. У люцерны четвертого года жизни она несколько снижается, но все же остается довольно высокой - 170…186 г.

5. Систематическое скашивание люцерны на высоте 5…6 см ведет к ускоренному изреживанию плантаций, однако в условиях трехлетнего использования посевов обеспечивает наибольший урожай зеленой массы. При укосах на 8…9 и 10…12 см в травостое растет число стадийно старых стеблей и теряется от 12,4 до 19,4 % урожая. Укосы в начале цветения при любой высоте среза повышают сохранность посевов и способствуют формированию мощных вегетативных побегов.

6. Величина суммарного водопотребления орошаемой люцерны существенно зависит от климатических условий и варьирует от 5460 до 6384 м³/га. Наименьшим расходом воды на единицу урожая отличалась люцерна второго года жизни - 388…591 м³ . Коэффииенты водопотребления растений третьего и четвертого годов жизни равнялись соответственно 403…650 и 420…788 м³. С повышением уровня минерального питания до 50 и 60 т/га зеленой массы расход воды по сравнению с фоном 40 т/га уменьшался в среднем на 13,6…19,2 и 18,3…29,0 %. Вынос элементов минерального питания, наоборот, с улучшением пищевого режима возрастал на 9,3…27,8 и 20,5…47,8 % и составил: N - 29,0…35,1; P - 7,0…7,8; К - 21,3…28,5 кг на 1 т сухого вещества.

7. Подобранные компоненты поливидовых ценозов однолетних трав не имеют резко выраженного антогонизма. К моменту уборки растения подходят относительно синхронно и находятся в фазах развития, благоприятных для получения качественного корма. Укосная спелость двухкомпонентных смесей на зеленый корм приходится на 49…54, а четырех-и пятивидовых посевов - на 52…56 день вегетации. Для достижения сенажных сроков уборки растениям требуется 63…69 дней, при этом удобренные посевы подходят к уборке на 2…4 дня позже контрольных вариантов.

8. Наиболее плотные травостои формируют смешанные посевы овса, ячменя, подсолнечника и редьки масличной с викой - 262… 293 шт/м² или горохом - 251… 273 шт/м² . Площадь листьев в таких ценозах достигает 33,1… 44,5 тыс. м²/ га, а фотосинтетический потенциал - 1399… 1415 тыс./м² дн/га. Имея ярусно расположенную оптическую поверхность и корневую систему, пятикомпонентные травостои полнее используют энергию солнца и почвенное плодородие. Объемы аккумуляции сухого вещества в их биомассе на 6,3… 9,2% превышают значения четырехвидовых и на 11,9… 14,8 % - показатель бинарных агроцензов. Внесение расчетных доз удобрений существенно активизирует фотосинтетические процессы и темпы накопления сухого вещества.

9. Поливидовые посевы овса, ячменя, подсолнечника и редьки масличной с викой или горохом обеспечивают при всех режимах скашивания стабильно высокие сборы зеленой массы и сухого вещества. Их продуктивность в среднем на 6,1…11,1% выше четырехвидовых и на 18,3…22,7% - двухвидовых смесей. Внесение расчетных доз удобрений способствует повышению продуктивности травостоев на всех вариантах опыта и гарантирует получение в сложных ценозах 23,8…27,2 т/га зеленой массы и 7,20… 7,44 т/га сухого вещества.

10. Наибольшие сборы переваримого протеина при всех режимах скашивания обеспечивают сложные травостои с редькой масличной - 0,54…0,87 т/га, четырехвидовые ценозы с викой - 0,50…0,78 т/га, а также вико-овсяные - 0,51… 0,76 т/га и горохо-овсяные смеси - 0,49… 0,71 т/га, имеющие большую долю бобового компонента в фитомассе. Внесение удобрений повышает выход кормового белка с единицы площади на 10,2…44,6 %. Возделывание пяти и четырехкомпонентных смесей гарантирует получение планируемого количества кормовых единиц с высоким уровнем обеспеченности переваримым протеином.

11. Для формирования 1 т сухого вещества поливидовых травостоев однолетних трав, скашиваемых на зеленый корм, требуется 272…366 м³ воды, сенажных вариантов - 210…320 м³. Наиболее экономичным расходом влаги отличаются сомкнутые растительные конструкции. Коэффициент водопотребления в бинарных смесях на 4,6…11,12% превышает индексы четырехвидовых и на 8,8…20,9% пятивидовых ценозов. Внесение удобрений способствует снижению потребности во влаге всех вариантов фона 1 (4 т/га корм. ед.) в среднем на 4,6…12,5 %, а фона 2 (5 т/га корм. ед.) - на 13,6…32,8 %. Водопотребление смесей с викой на 8,2…14,6 % больше ценозов с горохом.

Средний вынос питательных веществ на 1 т зеленой массы в двухвидовых посевах, убираемых на зеленый корм, составил: N - 6,72…8,10; P - 1,84…2,40; K - 4,62…5,31 кг, в четырехвидовых: N - 5,66…7,30; P - 1,60…1,96; K - 4,68…5,30 кг; в пятивидовых: N - 6,0…7,60; P - 1,70…2,20; K - 4,92…5,66 кг. Растения сенажных вариантов на 20,5…35,9 % больше потребляют азота, 30,4…54,6 % - фосфора и 5,8…24,3 % - калия. Внесение расчетных доз удобрений увеличивает вынос элементов питания на фоне 1 в среднем на 5,5…14,6 %, а фоне 2 - на 15,6…23,4 %.

12. Амарант, мальва и донник однолетний сильно депрессируются в совместных посевах с подсолнечником и суданской травой. Относительно плотные стеблестои и высокие темпы линейного роста высокобелковые растения сохраняют в бинарных травостоях с кукурузой и сорго. К моменту уборки высота амаранта в таких ценозах составляет 158…166 см, мальвы 167…172, а донника однолетнего - 105…120 см.

13. Наиболее мощный ассимиляционный аппарат с листовой поверхностью 43,3…51,4 тыс. м² /га и фотосинтетическим потенциалом 2126…2751 тыс/м² дн/га формируют совместные посевы кукурузы и сорго с амарантом, мальвой и донником однолетним. Объемы аккумуляции сухого вещества в их ценозах достигают 994…1340 г/ м², а энергоемкость биомассы - 181,1…200,6 ГДж/га при КПД использования ФАР - 2,11…2,30%. В травостоях с подсолнечником относительно большую площадь листьев - 38,8 тыс. м² /га - и высокие темпы прироста сухого вещества имеет его смесь с викой и овсом. К хорошо функционирующим посевам можно отнести и плантации суданской травы с донником однолетним.

14. Совместные посевы кукурузы и сорго с амарантом, мальвой и донником однолетним по выходу зеленой массы на 8,5…18,8%, а по сбору сухого вещества - на 7,4…17,0% продуктивнее одновидовых ценозов злаков. Их биомасса имеет высокую долю листьев и на 41,6…45,1% состоит из урожая белкового компонента. Включение новых кормовых культур в агроценозы с суданской травой повышает урожайность зеленой массы на 1,7…10,7%, а выход сухих веществ - на 11,1…15,6%. Подсолнечник лучше возделывать с викой и овсом: их травостои на 8,3…7,6 % продуктивнее монокультуры.

15. Моделирование поливидовых травостоев традиционных злаковых силосных культур с амарантом, мальвой и донником однолетним позволяет в 1,3…2,0 раз увеличить выход кормового белка с 1 га и получать биомассу, сбалансированную по переваримому протеину в пределах 106…135 г на 1 корм. ед. В ценозах с подсолнечником наиболее качественный урожай формирует его смесь с викой и овсом. Сборы кормового белка с единицы площади во многом определяются долей высокобелкового компонента в травостое (r = 0,93 ) и урожаем зеленой массы (r = 0,86).

16. Высев семян кукурузы или сорго в один рядок с мальвой ведет к угнетению и запаздыванию в развитии как злаковых растений, так и мальвы. Размещение силосных растений различных ботанических семейств в отдельные ряды уменьшает ассоциативное напряжение в ценозах, повышает конкурентную силу мальвы и способствует созданию плотных травостоев с высокими темпами линейного роста.

17. Поливидовые травостои с чередующимися рядами компонентов по выходу зеленой массы в среднем на 4,4…7,4 %, а по сбору сухого вещества на 5,0…8,3% продуктивнее ценозов с размещением злаковых и мальвы в одном рядке. При этом на долю высокобелкового растения приходится в среднем 43,8…47,6% общего урожая биомассы, что на 5,8…6,2 % выше контрольных значений. Черезрядный способ посева позволяет без дополнительных материальных затрат на 2,1…5,4% увеличить сбор кормовых единиц и на 5,6…10,0 % - выход переваримого протеина с 1 га. Внесение минеральных удобрений в 1,18…1,22 раза повышает продуктивность всех вариантав смесей и способствует получению расчетных урожаев зеленой массы высокого качества.