Кормовая и средообразующая роль пастбищных травостоев в условиях осушаемых почв Центрального Нечерноземья

УДК 631.61

Кормовая и средообразующая роль пастбищных травостоев в условиях осушаемых почв Центрального Нечерноземья

Иванова Н. Н., кандидат сельскохозяйственных наук

Капсамун А. Д., доктор сельскохозяйственных наук

Амбросимова Н. Н.

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мелиорированных земель» (ВНИИМЗ)

170530, Россия, Тверская обл., Калининский р-н, п. Эммаусс, д. 27

E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

Исследования проводились в 2012-2017 годах на агроэкологическом полигоне ФГБНУ «ВНИИМЗ» на осушаемой дерново-подзолистой супесчаной почве различной степени оглеения. В статье изложены результаты оценки кормовой и средообразующей роли злаковых и бобово-злаковых травостоев. Приводятся данные по накоплению подземной массы и закреплению в ней основных элементов питания растений в зависимости от местообитания трав и вида применяемых удобрений. Экспериментальные данные по влиянию используемых удобрений и условий местообитаний на формирование злакового и бобово-злакового травостоев показали, что в условиях мелиорированных земель изучаемые агрофитоценозы имеют достаточно хорошую адаптационную способность. В среднем за 5 лет по фону без удобрений на бобово-злаковом травостое получено 6,4–6,7 т/га сухого вещества, что на 1,6–2,2 т/га больше, чем урожайность злакового травостоя. Органическая система удобрений (запашка компоста многоцелевого назначения — КМН) не давала ощутимого прироста продуктивности бобово-злакового травостоя. По качественным показателям КМН полностью удовлетворял требованиям технических условий его применения. Под влиянием минерального азота на злаковом травостое сформировался монозлаковый травостой с доминированием ежи сборной, а на фоне КМН — разнотравно-злаковый. Установлено, что благодаря формированию большой корневой массы (10,5–13,2 т/га) с высоким содержанием азота, фосфора, калия и кальция луговые агрофитоценозы были хорошими гумусообразователями, способствовали сохранению и повышению плодородия осушаемых почв и служили благоприятными предшественниками для последующих полевых культур, возделываемых в регионе.

Ключевые слова: осушаемые почвы, глубокооглеенная почва, глеевая почва, удобрение, злаковый травостой, бобово-злаковый травостой, средообразующая роль.

Осушаемые земли — это неотъемлемая часть многих современных агроландшафтов Нечернозёмной зоны Российской Федерации. Как природно-антропогенное образование мелиорированный агроландшафт обладает разными видами почвенной пестроты, которая формируется под влиянием комплекса ландшафтообразующих факторов, существующих природных закономерностей и производственной деятельности человека. Основными ландшафтными особенностями осушаемых почв северо-западной части Нечернозёмной зоны Российской Федерации, определяющими проблемы и специфику их использования, являются сложность и контрастность почвенного покрова (Иванов, Ковалёв, 2017).

Многолетние травы, благодаря высокой продуктивности, содержанию незаменимых питательных веществ, соответствию физиологическим потребностям животных, высокой адаптивности, являются одним из основных источников кормов. Кроме того, они обогащают почву органическим веществом, улучшают экологическую обстановку (Зарьянова, Кирюхин, Осин, 2016).

В условиях осушаемых земель гумидной зоны наиболее продуктивными кормовыми культурами являются многолетние травы. Животноводству они дают корма, растениеводству — эффективные севообороты, земледелию — повышение плодородия почвы (Косолапов, Трофимов, Трофимова, Яковлева, 2011).

Значение и широкое распространение многолетних злаковых трав обуславливается их высокой урожайностью и питательностью корма, долголетием, зимостойкостью, способностью к вегетативному возобновлению, высокой отзывчивостью на улучшение условий выращивания, способностью повышать содержание сырого протеина при использовании в достаточных количествах азотных удобрений или при выращивании в травосмесях с бобовыми травами (Кутузова, 2007; Кобзин, 2008; Тюлин, Лазарев, Иванова, Вагунин, 2014; Лазарев, Прудников, Куренкова, Стародубцева, 2017; Капсамун, Павлючик, Иванова, 2018).

Цель исследований — изучить влияние почвенно-мелиоративных условий осушаемых земель и систем удобрений на формирование продуктивности злакового и бобово-злакового травостоев.

Методика исследований. Полевые исследования проводились в 2012-2017 годах на агроэкологическом полигоне ФГБНУ «ВНИИМЗ» на осушаемой дерново-подзолистой супесчаной почве различной степени оглеения: глубокооглеенной с pH — 4,6 и содержанием гумуса 2,4% и осушаемой глеевой с pH — 6,6 и содержанием гумуса 3,4%. Степень обеспеченности почв подвижным фосфором высокая, обменным калием — от средней до повышенной. Дрены заложены на глубине 0,8–1,0 м. Междренное расстояние — 24 м. При посеве использовали два типа травостоя (злаковый и бобово-злаковый) при двух системах удобрений (минеральной с внесением в подкормку N180P40K100–150 и органической с запашкой компоста многоцелевого назначения (КМН) в дозе, эквивалентной N180). Злаковый травостой включал ежу сборную (Dactylis qlomerata L.) сорта Дединовская (8 кг/га), овсяницу луговую (Festuca pratensis L.) сорта Сахаровская (8 кг/га) и тимофеевку луговую (Phleum retense L.) сорта ВИК 9 (5 кг/га). В состав бобово-злакового травостоя входили клевер луговой (Trifolium retense L.) сорта ВИК 7 (10 кг/га), клевер ползучий (Trifolium repens L.) сорта ВИК 70 (4 кг/га), ежа сборная сорта Дединовская (7 кг/га), овсяница луговая Сахаровская (7 кг/га) и тимофеевка луговая ВИК 9 (4 кг/га). Режим использования травостоев: имитация стравливания осуществлялась путём трёхкратного скашивания в фазу начала выхода в трубку злаковых трав. Агротехника многолетних трав в опыте общепринятая для зоны.

Все запланированные наблюдения, учёты и измерения выполнялись с соблюдением требований методических рекомендаций, принятых в луговодстве (Доспехов, 1985; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, 1983; Проведение научных исследований на мелиорированных землях избыточно увлажнённой части СССР, 1984; Методическое пособие по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства, 1995). Оценка качества зелёной массы и агрохимический анализ почвенных образцов проводились по существующим методам в лаборатории массовых анализов ФГБНУ «ВНИИМЗ».

Результаты исследований. Годы проведения исследований отличались многообразием погодных условий, неравномерным распределением осадков, колебаниями среднесуточной температуры воздуха, характерными для Центрального района гумидной зоны. Отдельные периоды за время вегетирования пастбищных трав были как избыточного, так и недостаточного увлажнения. Наблюдения показали, что среднесуточная температура воздуха в меньшей степени влияла на продуктивность пастбищ, чем количество выпавших осадков и их распределение в течение вегетационного периода

На основании пятилетних исследований было установлено влияние почвенно-мелиоративных условий и систем питания на видовой состав лугового фитоценоза. На глубокооглеенной почве в связи с неблагоприятной реакцией почвенного раствора (pH — 4,6) и, как следствие, ухудшением жизнедеятельности клубеньковых бактерий и снижением их конкурентоспособности клевера выпали из бобово-злакового травостоя на 3-й год пользования, а на глеевой почве с pH, близким к нейтральному, содержание бобовых в урожае составляло 40–50%. Под влиянием минерального азота на злаковом травостое сформировался монозлаковый травостой с доминированием ежи сборной, а на фоне естественного плодородия и с внесением КМН — разнотравно-злаковый.

Изучаемые факторы (условия произрастания травостоев и виды вносимых удобрений) оказывали влияние на формирование урожая во все годы пользования травостоями (табл. 1).

1. Урожайность пастбищных травостоев по годам использования, т/га сухой массы

Удобрение

Тип травостоя

Дерново-подзолистая глубокооглеенная почва

Дерново-подзолистая глеевая

1 г.п.

2 г.п.

3 г.п.

4 г.п.

5 г.п.

1 г.п.

2 г.п.

3 г.п.

4 г.п.

5 г.п.

Без удобрений

злаковый

4,12

4,30

4,24

4,32

4,04

5,15

5,18

5,00

5,18

5,04

бобово-злаковый

5,99

6,49

6,75

6,51

6,31

6,78

6,70

6,68

6,75

6,69

N180P40K100

злаковый

4,72

4,32

4,73

4,58

4,60

5,49

5,60

5,47

5,54

5,50

бобово-злаковый

7,15

7,31

7,17

7,22

7,20

8,15

8,20

7,66

8,30

8,29

КМН (эквивалент N180 под вспашку)

злаковый

4,56

4,72

4,58

4,63

4,61

5,80

5,90

5,79

6,10

5,56

бобово-злаковый

6,52

6,65

7,11

6,95

6,57

7,10

7,30

6,99

7,26

7,00

Почвенно-мелиоративные условия местообитаний оказывали заметное влияние и на урожайность лугов (табл. 2). На фоне естественного плодородия (без удобрений) урожайность злакового травостоя составляла 4,2–5,1 т/га, бобово-злакового — 6,4–6,7 т/га сухой массы. При этом наиболее благоприятные условия для роста трав сложились на глеевой почве.

2. Средняя продуктивность пастбищных травостоев в зависимости от почвенно-мелиоративных условий и вида применяемых удобрений, т/га

Удобрение

Тип травостоя

Дерново-подзолистая глубокооглеенная почва

Дерново-подзолистая глеевая

надземная масса

подземная масса

надземная масса

подземная масса

Без удобрений

злаковый

4,22

10,5

5,11

10,8

бобово-злаковый

6,41

12,4

6,72

12,0

N180P40K100

злаковый

4,59

11,7

5,52

12,0

бобово-злаковый

7,21

13,2

8,12

11,9

КМН (эквивалент N180 под вспашку)

злаковый

4,62

11,3

5,83

11,7

бобово-злаковый

6,76

13,0

7,13

12,9

НСР0,05

 

0,413

0,802

0,266

0,775

Внесение удобрений оказывало положительное влияние на урожайность травостоев. В среднем за 5 лет прибавка сухого вещества от запашки КМН при посеве злаковой травосмеси составляла 0,40–0,72 т/га, на бобово-злаковом — 0,36–0,43 т/га, а от ежегодного внесения минеральных удобрений — соответственно 0,39–0,42 и 0,83–1,41 т/га.

Органическая система удобрений не давала ощутимого прироста продуктивности бобово-злакового травостоя. Окупаемость 1 кг действующего вещества удобрений была выше на глубокооглеенной почве.

Исследования показали, что на фоне естественного плодородия накопление биологического азота в надземной массе бобово-злаковых травостоев пастбищного типа составляет 67 кг/га на глубокооглеенной и 79 кг/га — на глеевой почве. Внесение РК удобрений увеличивало этот показатель до 78 и 112 кг/га соответственно. При этом коэффициент азотфиксации был выше на глубокооглеенной почве и достигал 44,1–50,9%.

В зависимости от условий местообитания и систем удобрений происходило и накопление валовой энергии в хозяйственно ценной надземной биомассе травостоев. В урожае злакового травостоя её содержание изменялось от 42 до 93 ГДж/га, а в урожае бобово-злакового — от 64 до 80 ГДж/га.

Большое значение для жизни и стабильности луговой экосистемы имеет запас подземной массы. При естественном плодородии масса корней составила 10,5–12,4 т/га. Под влиянием удобрений произошло незначительное увеличение массы корней (от 1,2 до 9,5%). В зависимости от местообитания в корневой массе злакового травостоя закрепилось 205–242 кг/га азота, 73–124 кг/га фосфора, 114–197 кг/га калия, 47–81 кг/га кальция. Содержание валовой энергии достигало 221–236 ГДж/га.

На бобово-злаковом травостое за этот же период времени при всех изучаемых системах удобрения на обоих типах почв в корневой массе накопилось 151–257 кг/га азота, 67–89 кг/га фосфора, 66–197 кг/га калия, 42–79 кг/га кальция и 190–246 ГДж/га валовой энергии. По содержанию азота корневая масса пастбищ была эквивалентна внесению 30,2–49,8 т/га навоза.

За период произрастания трав произошли позитивные изменения в агрохимическом составе почв.

Уровень обеспеченности почв фосфором по всем местообитаниям остался высоким, а содержание калия снизилось, особенно под злаковым травостоем, где был выше вынос калия с урожаем трав. В глубокооглеенной почве содержание калия снизилось на 79–118 мг/кг, а в глеевой почве — на 10–32 мг/кг почвы. На бобово-злаковом травостое на глубокооглеенной почве содержание калия снизилось с 4 до 69 мг/кг, а на глеевой — до 24 мг/кг почвы, и в целом уровень обеспеченности почв этим элементом не изменился.

За годы исследований было отмечено увеличение содержания органического вещества в зависимости и от систем удобрений, и от местообитания травостоев. Прирост гумуса в глубокооглеенной почве составил 0,06–0,31%, в глеевой — 0,11–0,42%, а содержание общего азота увеличилось на 0,01–0,02%.

Заключение. Таким образом, устойчивое развитие лугового кормопроизводства на осушаемых землях Нечернозёмной зоны должно основываться на принципах адаптивно-ландшафтного земледелия, так как почвенно-мелиоративные условия местообитаний и вносимые удобрения оказывают влияние на формирование продуктивности лугов. На фоне естественного плодородия урожайность злакового травостоя составляла 4,2–5,1, бобово-злакового — 6,4–6,7 т/га сухой массы. При этом наиболее благоприятные условия для роста трав сложились на глеевой почве.

Благодаря формированию большой корневой массы (10,5–13,2 т/га) с высоким содержанием азота, фосфора, калия и кальция луговые агрофитоценозы были хорошими гумусообразователями, способствовали сохранению и повышению плодородия почв и служили благоприятными предшественниками для последующих полевых культур, возделываемых в регионе.

Литература

1. Иванов Д. А. Ландшафтно-мелиоративные системы земледелия (прикладная агрогеография): монография / Д. А. Иванов, Н. Г. Ковалёв. — Тверь: Издатель А. Н. Кондратьев, 2017. — 310 с.

2. Зарьянова З. А. Экологическая оценка различных видов и сортов многолетних трав в условиях Орловской области / З. А. Зарьянова, С. В. Кирюхин, А. А. Осин // Земледелие. — 2016. — № 4. — С.39–42.

3. Многофункциональное кормопроизводство России / В. М. Косолапов, И. А. Трофимов, Л. С. Трофимова, Е. П. Яковлева // Кормопроизводство. — 2011. — № 10. — С.3–5

4. Кутузова А. А. Перспективные энергосберегающие технологии в луговодстве 21-го века / А. А. Кутузова / Кормопроизводство: проблемы и пути решения: сб. науч. тр. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. — С.31–37.

5. Кобзин А. Г. Сеяные сенокосы и пастбища на осушаемых землях / А. Г. Кобзин. — Тверь: ЧуДо, 2008. — 335 с.

6. Многолетние бобовые травы в агроландшафтах Нечерноземья / В. А. Тюлин, Н. Н. Лазарев, Н. Н. Иванова, Д. А. Вагунин. — Тверь: ТвГСХА, 2014. — 234 с.

7. Многолетние бобовые травы в Нечерноземье / Н. Н. Лазарев, А. Д. Прудников, Е. М. Куренкова, А. М. Стародубцева. — М.: Издательство РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2017. — 262 с.

8. Капсамун А. Д. Многолетние бобовые травы на осушаемых землях Нечерноземья / А. Д. Капсамун, Е. Н. Павлючик, Н. Н. Иванова. — Тверь: Тверской ГУ, 2018. — 178 с.

9. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.

10. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. — М.: ВНИИ кормов, 1983. — 197 с.

11. Проведение научных исследований на мелиорированных землях избыточно увлажнённой части СССР: методические указания. — Тверь: ВНИИМЗ, 1984. — 163 с.

12.Методическое пособие по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства. — М.: ВНИИ кормов, 1995. — 174 с.

Forage and environment-forming potential of pasture grasses on the drainage land of the Central Non-Chernozem region

Ivanova N. N., PhD Agr. Sc.

Kapsamun A. D., Dr. Agr. Sc.

Ambrosimova N. N.

The All-Russian Research Institute of Meliorated Lands

170530, Russia, the Tver region, Kalininskiy rayon, poselok Emmaus (village), 27

E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

Investigations took place at the All-Russian Research Institute of Meliorated Lands on the drained sod-podzolic sandy gleyificated soil. This report deals with forage and environment-forming potential of gramineous and their mixtures with legumes. The paper includes the data on root formation and nutrient accumulation as affected by habitat and fertilizers. Crop ecosystems adapted well to the conditions of meliorated lands. For 5 years legume-gramineous mixtures yielded 6.4–6.7 t ha-1 of dry matter under zero fertilization, exceeding gramineous by 1.6–2.2 t ha-1. Plowing multi-purpose compost under had insignificant effect on legume-gramineous mixtures. Quality of multi-purpose compost met the requirements of the Standard. Monoculture of gramineous formed under the application of mineral nitrogen; cocksfoot prevailing. Use of multi-purpose compost led to the development of mixed ecosystems. Grassland ecosystems effectively formed humus, maintained and increased soil fertility and performed as efficient preceding crops due to the development of large root system (10.5–13.2 t ha-1) containing high concentrations of N, P and K.

Keywords: drainage land, deep gley and gley soil, fertilizer, gramineous, legume-gramineous mixture, environment-forming potential.

References

1. Ivanov D. A. Landshaftno-meliorativnye sistemy zemledeliya (prikladnaya agrogeografiya): monografiya / D. A. Ivanov, N. G. Kovalev. — Tver: Izdatel A. N. Kondratev, 2017. — 310 p.

2. Zaryanova Z. A. Ekologicheskaya otsenka razlichnykh vidov i sortov mnogoletnikh trav v usloviyakh Orlovskoy oblasti / Z. A. Zaryanova, S. V. Kiryukhin, A. A. Osin // Zemledelie. — 2016. — No. 4. — P.39–42.

3. Mnogofunktsionalnoe kormoproizvodstvo Rossii / V. M. Kosolapov, I. A. Trofimov, L. S. Trofimova, E. P. Yakovleva // Kormoproizvodstvo. — 2011. — No. 10. — P.3–5

4. Kutuzova A. A. Perspektivnye energosberegayushchie tekhnologii v lugovodstve 21-go veka / A. A. Kutuzova / Kormoproizvodstvo: problemy i puti resheniya: sb. nauch. tr. — Moscow: FGNU “Rosinformagrotekh”, 2007. — P.31–37.

5. Kobzin A. G. Seyanye senokosy i pastbishcha na osushaemykh zemlyakh / A. G. Kobzin. — Tver: ChuDo, 2008. — 335 p.

6. Mnogoletnie bobovye travy v agrolandshaftakh Nechernozemya / V. A. Tyulin, N. N. Lazarev, N. N. Ivanova, D. A. Vagunin. — Tver: TvGSKhA, 2014. — 234 p.

7. Mnogoletnie bobovye travy v Nechernozeme / N. N. Lazarev, A. D. Prudnikov, E. M. Kurenkova, A. M. Starodubtseva. — Moscow: Izdatelstvo RGAU–MSKhA im. K. A. Timiryazeva, 2017. — 262 p.

8. Kapsamun A. D. Mnogoletnie bobovye travy na osushaemykh zemlyakh Nechernozemya / A. D. Kapsamun, E. N. Pavlyuchik, N. N. Ivanova. — Tver: Tverskoy GU, 2018. — 178 p.

9. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta / B. A. Dospekhov. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 351 p.

10. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevykh opytov s kormovymi kulturami. — Moscow: VNII kormov, 1983. — 197 p.

11. Provedenie nauchnykh issledovaniy na meliorirovannykh zemlyakh izbytochno uvlazhnennoy chasti SSSR: metodicheskie ukazaniya. — Tver: VNIIMZ, 1984. — 163 p.

12.Metodicheskoe posobie po agroenergeticheskoy i ekonomicheskoy otsenke tekhnologiy i sistem kormoproizvodstva. — Moscow: VNII kormov, 1995. — 174 p.

Обсуждение закрыто.