Влияние уровня антропогенной нагрузки на продуктивность и качество сена естественных кормовых угодий

УДК 631/635 (092)

Влияние уровня антропогенной нагрузки на продуктивность и качество сена естественных кормовых угодий

Бочкарёв Д. В., доктор сельскохозяйственных наук

Смолин Н. В., доктор сельскохозяйственных наук

Никольский А. Н., кандидат сельскохозяйственных наук

Кошкин А. В.

Зюзин Д. В.

ФГБОУ ВО «МГУ им Н. П. Огарёва», Аграрный институт, кафедра агрономии и ландшафтной архитектуры

430005, Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68

Е-mail: BochkarevDV@yandex.ru

В статье рассматривается изменение продуктивности лугов и качества сена при разном уровне антропогенного воздействия с 1930-х годов XX века по настоящее время. В качестве исходных материалов для сравнительного анализа были взяты геоботанические отчёты обследований по Торбеевскому району Республики Мордовия, составленные И. И. Спрыгиным (1929–1933 годы). Исследуемые луга ежегодно использовались для получения грубых кормов в сочетании с ограниченным выпасом скота (период антропогенной нагрузки). Собственные обследования были проведены в 2013–2016 годах. В данный период на изучаемых луговых угодьях не проводилось сенокошения и выпаса скота (период снижения антропогенной нагрузки). Целью исследования являлась оценка урожайности и качества продукции луговых фитоценозов при разном уровне антропогенного воздействия. Объектом изучения являлись различные типы естественных кормовых угодий в Республике Мордовия, в южной части Нечернозёмной зоны РФ. Рассмотрено влияние антропогенного фактора на продуктивность различных типов сенокосов, качественные показатели сена, валовой сбор кормовых единиц, обменной энергии и других показателей. Анализ данных обследований показал, что снижение антропогенного воздействия в начале ХХ века привело к изменению флористического состава лугов. Уменьшилась доля злакового и бобового компонентов, увеличилось видовое разнообразие и обилие трав, малоценных в кормовом отношении. Снижение антропогенной нагрузки привело к уменьшению продуктивности фитоценозов луговых сообществ и изменениям в содержании зольных элементов в получаемом корме. В современных условиях в получаемом сене уменьшилось содержание переваримого протеина и возросло содержание клетчатки. Отсутствие систематического сенокошения привело к существенному сокращению сбора основных органических соединений, что привело к снижению класса получаемого грубого корма.

Ключевые слова: антропогенное воздействие, тип луга, сырой протеин, сырая клетчатка, обменная энергия, урожайность сена.

В ближайшем будущем одной из важнейших задач развития аграрного производства в России будет поиск решения проблемы рационального использования природных кормовых угодий. В Российской Федерации естественные кормовые угодья состоят из 91 млн га природных сенокосов и пастбищ и 325 млн га оленьих пастбищ. Вместе с тем 70% из них нуждаются в коренном и поверхностном улучшении, 40% — залесены, закустарены и закочкарены, 30% — заболочены, 38% — засолёны, более 30% — в сильной степени заселены сорными растениями. В настоящее время надлежащий мониторинг за видовым составом, объёмом и качеством продукции природных кормовых угодий практически не ведётся (Косолапов, 2010а; 2010б; Трофимов и др., 2011; Стрекаловская, 2013; Косолапов, Трофимов, Трофимова, Яковлева, 2018).

Отказ от использования угодий влечёт за собой огромные экономические потери и экологические последствия. Возрастают затраты на производство продукции животноводства, увеличивается нагрузка на пашню, особенно в центральных и южных регионах страны.

На сегодняшний день мясное скотоводство является наиболее проблемным сегментом отечественного животноводства. В России существует множество неиспользованных ресурсов для выращивания и откорма мясных пород скота: естественные сенокосы и пастбища, заброшенные залежные земли, которых насчитывается около 40 млн га (Мирошников, 2018).

Особую опасность представляют неконтролируемые палы сухой неиспользуемой травы. Доля лесных пожаров, возникающих по этой причине, составляет примерно 90% (Просянников и др., 2012).

Результаты научных исследований по определению хозяйственной ценности луговой растительности в разных природно-климатических зонах страны могут стать методологической основой решения этой задачи в кормопроизводстве.

На продуктивность и качество получаемой продукции естественных кормовых угодий влияют экологические условия их формирования: сумма активных температур, количество осадков, уровень солнечной радиации и интенсивность её использования. Неменьшее влияние на продуктивность фитоценоза оказывает интенсивность антропогенного воздействия: выпас скота, частота стравливания травы и сенокошения (Иванова, 2016).

Целью нашего исследования являлась оценка урожайности и качества продукции луговых фитоценозов при разном уровне антропогенного воздействия.

Методика исследования. Объектами изучения были следующие типы лугов: низинные, долгопоемные, краткопоемные, суходольные. В качестве исходных материалов для сравнительного анализа были взяты геоботанические отчёты обследований по Торбеевскому району Республики Мордовия, составленные И. И. Спрыгиным (1929–1933 годы). Исследуемые луга ежегодно использовались для получения грубых кормов в сочетании с ограниченным выпасом скота (период антропогенной нагрузки). Собственные обследования были проведены в 2013–2016 годах. В данный период на изучаемых луговых угодьях не проводилось сенокошения и выпаса скота (период снижения антропогенной нагрузки).

На участках лугов различных типов, ранее обследованных И. И. Спрыгиным, были выделены стационарные площадки (S=100 м²) в трёхкратной повторности для учёта урожайности сена. Для определения урожайности сена скашивали опытные делянки, зелёную массу высушивали до 17% влажности с пересчётом урожайности на т/га.

Погодные условия первого периода исследований были близки к оптимальным значениям (ГТК_вег=0,84–0,93). Погодные условия второго периода были более вариабельными, что указывает на типично неустойчивый тип погоды юга Нечерноземья (ГТК_вег=0,75–1,47).

Лабораторно-аналитические исследования осуществляли по общепринятым методикам. Содержание золы определяли методом озоления (ГОСТ 2626-95). Сырой протеин определяли путём пересчёта по содержанию азота (метод Кьельдаля, ГОСТ 13496.4-93). Определение каротина в сене проводили по ГОСТ 13496.17-95. Обменную энергию и кормовые единицы определяли расчётным методом (Методология и методика энергетической оценки, 2007). Класс сена устанавливали по комплексу показателей согласно ГОСТ Р 55452-2013.

Результаты исследования. Анализ продуктивности лугов при отсутствии систематического антропогенного воздействия (2013–2016 годы) выявил значительные различия по урожайности в зависимости от типов изучаемых угодий и условий увлажнения в период активного роста (табл. 1).

1. Урожайность сена лугов в различные периоды исследований

Примечание: * — период интенсивного антропогенного воздействия (1929–1931 гг.); ** — период сниженного антропогенного воздействия (2013–2016 гг.).

В среднем за годы исследований (2013–2016 годы) наибольшая урожайность сена была на краткопоемных лугах (от 1,81 до 2,04 т/га), кроме того, она в меньшей степени зависела от уровня осадков в период вегетации. Масса сена долгопоемных с лугов изменялась в годы исследований от 1,64 до 1,85 т/га. Наименьшей была урожайность сена на низинных лугах: от 1,51 до 1,6 т/га.

При сравнении с периодом антропогенного воздействия урожайность сена низинных лугов снизилась на 5% за счёт выпадения ценных в кормовом отношении видов трав и доминирования в фитоценозах щучки дернистой. Урожайность сена на суходольных лугах уменьшилась на 7%, на долгопоемных — на 21%, на краткопоемных — на 17%.

Анализ качества сена в условиях системного антропогенного воздействия (1929–1933 годы), проведённый И. И. Спрыгиным, показал, что содержание сырого протеина колебалось от 9,7 до 13,4%, клетчатки — от 25,5 до 28,3%, каротина — от 18 до 26 мг/кг (табл. 2).

2. Качество сена лугов в различные периоды исследований

По содержанию каротина и клетчатки сено изученных кормовых угодий соответствовало суточным нормам: 15–30 мг/кг и 23–28% соответственно (Кошкин и др. 2018).

В условиях стабильного антропогенного воздействия на луговые фитоценозы содержание сырого протеина в сене естественных лугов превышало установленные нормы по данному виду кормов на 10–15%, что связанно как с уровнем почвенного плодородия, так и с наличием в травостое бобового компонента.

Проведённые расчёты показали, что максимальным содержание обменной энергии и кормовых единиц в 1 кг сена было на суходольных лугах. Незначительно уступало по этим показателям сено краткопоемных лугов. При скармливании установленных норм сена со всех изученных кормовых угодий коровам в стойловый период полностью удовлетворялась потребность животных в сыром протеине (1170 г/сут), клетчатке (3000 г/сут) и каротине (320 мг/сут). По комплексу определяемых показателей сено всех изученных луговых угодий, за исключением низинных лугов, соответствовало первому классу.

Анализ качественных показателей сена в современных условиях при отсутствии системного антропогенного воздействия выявил, что по содержанию сырого протеина сено ни одной из изученных категорий угодий не соответствовало нормам, предъявляемым к данному виду кормов.

При снижении антропогенного воздействия в ходе автогенной сукцессии по сравнению с первым периодом произошло снижение содержания сырого протеина в сене краткопоемных лугов на 45%, долгопоемных — на 50, суходольных — на 30, низинных — на 46%. Это связано с выпадением бобового компонента и увеличением доли разнотравных видов.

По содержанию клетчатки сено изученных лугов также не соответствовало установленным нормам (от 25,5 до 28,3%). Превышение по данному показателю составляло от 2 до 10%. При сравнении с периодом систематического сенокошения на краткопоемных лугах содержание клетчатки в сене возросло на 19%, на долгопоемных — на 25, на низинных — на 16, на суходольных — на 17%.

Подобные выводы можно сделать и в отношении содержания каротина. Анализ выявил, что по данному показателю сено ни одного из изученных луговых угодий не соответствовало установленным требованиям. При норме от 15 до 25 мг/кг его содержание составляло всего 5,9–6,6 мг/кг. Наибольшим содержания каротина было в сене суходольных лугов.

По сравнению с периодом систематического использования кормовых угодий содержание каротина в сене краткопоемных лугов снизилось на 9,5 мг/кг, долгопоемных — на 7,5, низинных — на 5,8, суходольных — на 5,3 мг/кг.

Расчёты показали, что сено изученных кормовых угодий не отвечает современным требованиям по содержанию обменной энергии и кормовых единиц. Наибольшим из всех обследованных угодий оно было в сене суходольных лугов (6,6 МДж и 0,35 корм. ед.). Прекращение использования лугов способствовало снижению содержания обменной энергии и кормовых единиц в сене при сравнении с периодом систематического использования на краткопоемных лугах на 4 и 18%, на долгопоемных — на 13 и 36%, на низинных — на 4 и 19%, на суходольных — на 3 и 17% соответственно.

В условиях отсутствия антропогенной нагрузки на фитоценоз сено всех изучаемых естественных кормовых угодий перешло в категорию неклассного в соответствии с ГОСТ Р 55452-2013. Наиболее устойчивая положительная корреляционная связь прослеживалась между содержанием каротина и сырого протеина в сене. Высокая отрицательная связь отмечалась между содержанием сырого протеина и клетчатки.

Не менее важной хозяйственной характеристикой кормовых угодий является валовой сбор сырого протеина, клетчатки, кормовых единиц с 1 га. По данному графику видно, что при антропогенном воздействии максимальным он был на краткопоемных лугах: 0,31 т/га (сырой протеин) 0,61 т/га (клетчатка) и 0,93 т/га (корм. ед.) (рис. 1). Сбор каротина и обменной энергии на краткопоемных лугах также был наибольшим: 60,3 г/га и 15,6 ГДж/га соответственно.

Рис. 1. Валовой сбор протеина, сырой клетчатки и кормовых единиц с луговым сеном в различные периоды, т/га

На долгопоемных лугах сбор сырого протеина был меньше на 20%, на суходольных — на 25%, на низинных — на 48% в сравнении с краткопоемными лугами. Аналогичная закономерность отмечалась и по сбору каротина и обменной энергии.

Заключение. Проведённые исследования показали, что систематическое использование природных кормовых угодий способствовало получению стабильной урожайности сена достаточно высокого качества и классности.

В современных условиях при нарушении сложившегося режима использования лугов, при отсутствии выпаса скота и сенокошения продуктивность, качество и классность получаемого сена значительно снизились. Это свидетельствует о необходимости разработки в перспективе комплекса мероприятий по улучшению их состояния.

Литература

1. Иванова О. Г. Влияние микроэлементов на качество сена многолетних злаковых трав / О. Г. Иванова // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. — 2016. — № 16. — С.79–85.
2. Косолапов В. М. Научное обеспечение развития кормопроизводства / В. М. Косолапов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2010. — № 4. — С.19–26.
3. Косолапов В. М. Проблемы кормопроизводства и пути их решения на современном этапе / В. М. Косолапов // Достижения науки и техники АПК. — 2010. — № 11. — С.23–25.
4. Продуктивность и качество сена природных кормовых угодий при изменении экологических факторов в XX – начале XXI века / А. В. Кошкин, А. Н. Никольский, Д. В. Бочкарев, Н. В. Смолин и др. // Проблемы агрохимии и экологии. — 2018. — № 2. — С.35–40.
5. Методология и методика энергетической оценки агротехнологий в агроландшафтах. — М.: Издательство МСХА им. К. А. Тимирязева, 2007. — 21 с.
6. Мирошников С. А. Мясное скотоводство — приоритеты и перспективы развития / С. А. Мирошников // Материалы международной научно-практической конференции. — Оренбург: Издательство ФНЦ БСТ РАН, 2018. — С.33–34.
7. Современное состояние экосистемы правобережной поймы Средней Десны и перспективы её рационального использования / Д. Е. Просянников, П. Н. Балабко, Е. В. Просянников, Г. В. Чекин // Агрохимический вестник. — 2012. — № 5. — С.9–13.
8. Рациональное природопользование и кормопроизводство в сельском хозяйстве России / В. М. Косолапов, И. А. Трофимов, Л. С. Трофимова, Е. П. Яковлева. — М.: РАН, 2018. — 132 с.
9. Стрекаловская М. И. Использование кормовых угодий северо-востока Азии / М. И. Стрекаловская // Сборники конференций НИЦ «Социосфера». — 2013. — № 33. — С.198–200.
10. Трофимов И. А. Кормопроизводство в развитии сельского хозяйства России / И. А. Трофимов, Л. С. Трофимова, Е. П. Яковлева // Адаптивное кормопроизводство. — 2011. — № 1. — С.4–8.
11. Труды по инвентаризации естественных сенокосных и пастбищных угодий Союза ССР (1932–1935 гг.). Вып. 1–14 / Под ред. Л. Г. Раменского. — ВНИИ кормов (рукопись). — М., 1935. — 293 с.

Human impact on productivity and hay quality of natural forage lands

Bochkarev D. V., Dr. Agr. Sc.

Smolin N. V., Dr. Agr. Sc.

Nikolskiy A. N., PhD Agr. Sc.

Koshkin A. V.

Zyuzin D. V.

Mordovia State University n. af. N. P. Ogarev, Agricultural Institute, Department of Agronomy and Landscape Architecture

430005, Russia, the Republic of Mordovia, Saransk, Bolshevistskaya str., 68

Е-mail: BochkarevDV@yandex.ru

This paper deals with grassland productivity and hay quality as influenced by humans starting from 1930. Geobotanical reports on the Torbeevo region were used as controls written by I. I. Sprygin (1929–1933). Grasslands used to provide rough feed and graze cattle annually. The investigation took place in 2013–2016. During this period no hay production or grazing occurred. The research aim was to evaluate productivity and hay quality of grassland ecosystems under different levels of human impact. Various types of natural forage lands performed as objects of study in the Republic of Mordovia, South of the Non-Chernozem region of Russia. Experiments analyzed land productivity, hay quality, gross yields of feed units, exchange energy and other parameters. Reduced human impact changed botanical composition of meadows. Proportion of gramineous and legumes dropped; quantity and diversity of low-value plants increased. Grassland ecosystems yielded less; content of minerals changed in forage obtained. Hay accumulated less digestible protein but more fiber. Lack of regular cutting significantly reduced concentrations of essential organic compounds leading to lower quality of feeds obtained.

Keywords: human impact, grassland type, crude protein, crude fiber, exchange energy, hay yield.

References

1. Ivanova O. G. Vliyanie mikroelementov na kachestvo sena mnogoletnikh zlakovykh trav / O. G. Ivanova // Selskokhozyaystvennye nauki i agropromyshlennyy kompleks na rubezhe vekov. — 2016. — No. 16. — P.79–85.

2. Kosolapov V. M. Nauchnoe obespechenie razvitiya kormoproizvodstva / V. M. Kosolapov // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. — 2010. — No. 4. — P.19–26.

3. Kosolapov V. M. Problemy kormoproizvodstva i puti ikh resheniya na sovremennom etape / V. M. Kosolapov // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2010. — No. 11. — P.23–25.

4. Produktivnost i kachestvo sena prirodnykh kormovykh ugodiy pri izmenenii ekologicheskikh faktorov v XX – nachale XXI veka / A. V. Koshkin, A. N. Nikolskiy, D. V. Bochkarev, N. V. Smolin et al. // Problemy agrokhimii i ekologii. — 2018. — No. 2. — P.35–40.

5. Metodologiya i metodika energeticheskoy otsenki agrotekhnologiy v agrolandshaftakh. — Moscow: Izdatelstvo MSKhA im. K. A. Timiryazeva, 2007. — 21 p.

6. Miroshnikov S. A. Myasnoe skotovodstvo — prioritety i perspektivy razvitiya / S. A. Miroshnikov // Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. — Orenburg: Izdatelstvo FNTs BST RAN, 2018. — P.33–34.

7. Sovremennoe sostoyanie ekosistemy pravoberezhnoy poymy Sredney Desny i perspektivy ee ratsionalnogo ispolzovaniya / D. E. Prosyannikov, P. N. Balabko, E. V. Prosyannikov, G. V. Chekin // Agrokhimicheskiy vestnik. — 2012. — No. 5. — P.9–13.

8. Ratsionalnoe prirodopolzovanie i kormoproizvodstvo v selskom khozyaystve Rossii / V. M. Kosolapov, I. A. Trofimov, L. S. Trofimova, E. P. Yakovleva. — Moscow: RAN, 2018. — 132 p.

9. Strekalovskaya M. I. Ispolzovanie kormovykh ugodiy severo-vostoka Azii / M. I. Strekalovskaya // Sborniki konferentsiy NITs “Sotsiosfera”. — 2013. — No. 33. — P.198–200.

10. Trofimov I. A. Kormoproizvodstvo v razvitii selskogo khozyaystva Rossii / I. A. Trofimov, L. S. Trofimova, E. P. Yakovleva // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. — 2011. — No. 1. — P.4–8.

11. Trudy po inventarizatsii estestvennykh senokosnykh i pastbishchnykh ugodiy Soyuza SSR (1932–1935 gg.). Iss. 1–14 / Pod red. L. G. Ramenskogo. — VNII kormov (rukopis). — Moscow, 1935. — 293 p.