Луговые агрофитоценозы зоны сухих степей и пути их совершенствования

УДК 633.2/.3.03.031

Луговые агрофитоценозы зоны сухих степей и пути их совершенствования

Гребенников В. Г., доктор сельскохозяйственных наук

Шипилов И. А., кандидат сельскохозяйственных наук

Хонина О. В., кандидат сельскохозяйственных наук

Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства – филиал ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», отдел кормления и кормопроизводства

355017, Россия, г. Ставрополь, Зоотехнический пер., д. 15

E-mail: kormoproiz.st@mail.ru

Многолетние исследования эффективности залужения стародавних деградированных сенокосов и пастбищ, проведённые на тёмно-каштановых и каштановых почвах сухостепной зоны, показали, что двукратное дисковое лущение дернины с последующим подсевом бобово-злаковых травосмесей позволяло повысить эффективность кормовых угодий в 2,2–2,4 раза. В условиях сухостепной зоны для восстановления стародавних деградированных сенокосов и пастбищ ценотически и экологически наиболее целесообразны агрофитоценозы, состоящие из различных видов многолетних трав (корневищных и рыхлокустовых). Такие группировки многолетних трав оказались в условиях зоны наиболее экологически пластичными, урожайными и ценными в хозяйственном отношении. Дифференцированный подбор бобовых и злаковых видов многолетних трав для смешанных посевов, обладающих различной синтетической способностью формирования биомассы урожая на сенокосах и пастбищах, усиливал эффект группы, обеспечивал направленное воздействие на взаимосвязи растений в посевах различной оптической плотности и способствовал формированию агрофитоценозов, эффективно использующих условия внешней и почвенной среды. Подсеянные в обработанную дернину многолетние травосмеси, состоящие из нескольких видов бобовых и злаковых трав, характеризовались, как правило, хорошим качеством и высокой питательностью зелёной массы, удовлетворяющей основные физиологические потребности овец и крупного рогатого скота в питательных элементах. Возделывание указанных травосмесей не требовало больших дополнительных вложений, которые в основном сводились к затратам на семяна и поверхностную обработку почвы. Существенная прибавка урожая сухого вещества, сырого протеина, обменной энергии в полной мере компенсировала произведённые затраты, что отражалось на более низкой энергоёмкости сухого вещества, которая была в 2,5–3 раза ниже, чем на неулучшенном травостое, что характеризовало травосмеси с энергетической точки зрения как высокоэффективные.

Ключевые слова: агрофитоценоз, сенокосы, пастбища, бобовые и злаковые травы, продуктивность.

Производство продукции овцеводства и скотоводства в засушливых восточных районах Ставропольского края всё ещё остаётся достаточно сложным из-за высоких цен на энергоресурсы, удобрения, кормоуборочную технику. Возникла задача поиска путей производства кормов высокого качества на сенокосах и пастбищах с наименьшими материально-техническими затратами (Кутузова, Козьминых, 1997; Косолапов, 2010; Кутузова, Привалова, 2012; Дзыбов, Кулинцев, 2016; Лапенко, Дружинин, Дудченко, 2016; Лазарев, Авдеев, 2018).

В зоне сухих степей и полупустынь сенокосы и пастбища на природных кормовых угодьях (ПКУ) занимают 1,2 млн га, что составляет 80% всех кормовых угодий края. Здесь насчитывается более 2 тыс. видов однолетних и многолетних трав (Дзыбов, Кулинцев, Лапенко, 2014; Турун и др., 2017).

Степи и полупустыни зоны сухих степей относятся к Приазово-Причерноморско-Каспийской степной провинции. Для них характерно господство перистых ковылей, наличие эфемеров и эфемероидов. Основу таких фитоценозов составляют дерновинные и корневищные злаки невысоких кормовых достоинств, средняя урожайность которых в зависимости от степени сбоя, наличия солонцов варьируется от 0,25 до 0,40 т/га сухой поедаемой массы (Дзыбов, Кулинцев, 2016; Лапенко, Дружинин, Дудченко, 2016).

Зона сухих степей составляет 1/3 земельного фонда четырёх восточных районов края и является их основной экосистемой. Кормовым угодьям этой зоны принадлежит особая роль в обеспечении скота подножным кормом в течение 8–10 месяцев в году.

В структуре растительного покрова природных кормовых угодий преобладают белополынные, реже — чернополынные сообщества, их урожайность в весенне-зимний и осенний периоды использования колеблется от 0,17 до 0,20 т корм. ед. с 1 га (табл. 1).

1. Продуктивность сенокосов и пастбищ в разрезе основных зон ПКУ по годам увлажнения (в среднем за 2007–2017 гг.)

Примечание: 1* — средневлажный; 2* — засушливый; 3* — влажный.

В среднем расчётная кормоёмкость этих угодий находится в пределах 0,14–0,19 условных голов на 1 га. А фактическая нагрузка на ПКУ крестьянских (фермерских) хозяйств, имеющих несколько видов животных, превышает нормативную в 1,5–2,0 раза, что повсеместно ведёт к перевыпасу и деградации пастбищ и сенокосов (табл. 2).

2. Кормоёмкость пастбищ зоны сухих степей при различной продолжительности пастбищного периода (в среднем за 2007–2017 гг.)

Ценные в кормовом отношении бобовые травы и отдельные виды злаковых (кострец, овсяница, житняк, райграс и др.) в результате бессистемного скашивания и стравливания сократили своё обилие в несколько раз, а особо ценные в кормовом отношении виды люцерны, клевера, эспарцета, донника вовсе выпали из состава агрофитоценоза.

В сухостепной зоне естественное восстановление степи при низкой влагообеспеченности происходит очень медленно вследствие отсутствия в почве большого запаса жизнеспособных семян ценных видов. В этой связи для выбора и создания продуктивных сенокосов и пастбищ нами в течение последних 10 лет был проведён мониторинг пастбищной территории, включивший оценку геоботанического состава растительной флоры, разнообразия видового состава как ценных в кормовом отношении, так и сорных и ядовитых растений.

Оценив сложившийся видовой состав растительности, нами были исследованы и природные смены фитоценозов, их связь с природными и почвенными условиями для организации в системе зелёного и сырьевого конвейеров рационального выпаса животных и использования под сенокосы.

Цель исследований — для повышения продуктивности ПКУ в зоне тёмно-каштановых и каштановых почв сухостепной зоны провести подбор высокопродуктивных травосмесей для сенокосно-пастбищного и сенокосного использования, провести оценку продуктивности и агроэнергетической эффективности поверхностного улучшения деградированных сенокосов.

Методика исследований. Улучшение стародавних деградированных кормовых угодий проводили в 2005–2008 годах на тёмно-каштановых почвах СПК – Племзавода «Восток» Степновского района и в 2006–2016 годах на каштановых почвах СПК – Племзавода «Дружба» Апанасенковского района Ставропольского края.

Территория обоих хозяйств расположена в сухостепной зоне (ГТК — 0,63–0,72), годовое количество осадков — от 320 до 350 мм. Сумма положительных температур (выше +10°С) — 3720–3800°С. Содержание гумуса в тёмно-каштановых почвах — 2,2–2,8%; в каштановых — 1,9–2,5%. Плотность слоя 0–20 см — 1,26–1,28 г/см³. Почвы имеют пылеватую структуру, количество водопрочных агрегатов в слое 0–10 см — от 35,8 до 42,1%. Сухостепная зона, на территории которой расположены хозяйства, занимает до 40% территории Ставропольского края.

Исследования проводили с бинарными и поливидовыми травосмесями в соответствии с зональным сортиментом трав.

Общая площадь делянки в опытах — 360 м², учётная — 50 м². Исходный травостой стародавний дерновинно-злаковый, на протяжении многих лет подвергавшийся чрезмерной антропогенной нагрузке. Общее проективное покрытие травостоя достигало 20–25%. Залужение изреженного травостоя проводили с применением двукратного дискования БДТ-3 на глубину 10–12 см во II декаде октября. Подсев травосмесей произвели в III декаде марта – I декаде апреля сеялкой СЗП-3,6. Норма высева семян в парных смесях составила по 50% каждого компонента от полной нормы высева в одновидовых посевах, в поливидовых — по 35% от полной нормы высева семян.

В опытах 2005–2008 годов высевали следующие виды и сорта кормовых культур: эспарцет Северокавказский, житняк гребневидный Викрав, люцерну посевную Кевсала и люцерну изменчивую Вега 87. В опытах 2006–2016 годов высевали два вида пырея (пырей средний Ставропольский 1 и пырей удлинённый Ставропольский 10), кострец безостый Ставропольский 31, клевер луговой Наследник, донник жёлтый двулетний Альшеевский.

Основной метод исследований лабораторно-полевой. Полевые опыты сопровождали необходимыми учётами, наблюдениями и измерениями (Новосёлов, Шпаков, 1993; Новосёлова и др., 1997).

Питательную ценность выращенных кормов определяли по общепринятым методикам. Агроэнергетическую оценку выращивания многолетних трав выполняли по показателям выхода сухого вещества, содержанию в нём валовой и обменной энергии (Новосёлов, Шпаков, 1993).

Результаты исследований. Как показали исследования, проведённые на каштановых почвах, при улучшении стародавнего деградированного травостоя бинарные и поливидовые травосмеси формировали два полноценных укоса: первый — за 54–56 дней, второй — за 105–125 дней.

В режиме сенокосно-пастбищного использования травостоя наиболее эффективной и экологически пластичной оказалась поликомпонентная травосмесь кострец + пырей + житняк + люцерна + эспарцет. За 3 года продуктивной жизни данная травосмесь обеспечила наибольший сбор сухого вещества — 6,2 т/га, что в 1,6 раза выше, чем при подсеве традиционной для этой зоны бинарной травосмеси житняк + эспарцет (табл. 3).

В луговом агрофитоценозе самое большое участие люцерны и эспарцета отмечалось все 3 года использования травостоя — 48–55%. Эспарцет к 4-му году жизни полностью выпал из травостоя, а доля люцерны в травосмесях не опускалась ниже 32–35%. Содержание злаковых компонентов в зависимости от состава травосмеси во все годы продуктивной жизни было на уровне 58–62%.

В сложных фитоценозах за счёт улучшения архитектуры травостоя существенно изменялся режим его освещённости по ярусам, что сказалось на интенсивности прохождения процессов ассимиляции. При совместной культуре разных видов бобовых и злаковых трав листовой аппарат люцерны располагался на высоте 65–70 см, эспарцет, кострец и житняк доминировали в среднем ярусе, на высоте 85–90 см, а пырей средний занимал верхний ярус, 100–110 см, что способствовало равномерному освещению травостоя без признаков взаимного угнетения.

Такой травостой, используемый в режиме сенокос + пастбище, являлся экологически устойчивым, и в различные по степени увлажнения годы его использовали как в режиме комбинированного, так и чисто пастбищного использования.

В зоне сухих степей для обеспечения конвейерного поступления зелёного корма благоприятно складываются условия только до конца июня и с конца сентября по ноябрь включительно. Здесь при скашивании травостоя в период колошения злаковых и бутонизации – начала цветения бобовых растительность всех травосмесей и природных ассоциаций даёт не менее двух отав (стравливание травостоя в фазу кущения) или одного урожая сена в середине мая и одной отавы в осенний период.

3. Агроэнергетическая эффективность подсева многолетних трав при поверхностном улучшении стародавних кормовых угодий на тёмно-каштановых почвах (в сумме один укос + отава) в среднем за 3 года (2006–2008 гг.)

Отавность бобово-злаковых травосмесей на улучшенных агрофитоценозах не везде одинаковая. Она выше на тёмно-каштановых почвах с годовой суммой осадков не менее 350–380 мм. На каштановых почвах с суммой осадков 280–320 мм отавность может быть гарантирована только при раннем отчуждении травостоя (не позже первой половины мая), особенно при наличии атмосферных осадков в апреле-мае и даже в июне.

В изучаемых травосмесях в составе фитоценозов особый интерес как для сенокосного, так и для пастбищного использования представляют устойчивые к скашиванию и стравливанию два вида пырея: средний (сизый) и удлинённый. В сенокосно-пастбищном конвейере эти два вида играют особую роль как засухоустойчивые, зимостойкие виды трав, которые можно широко использовать как при скашивании, так и при стравливании в весенне-летний, осенний и даже зимний период.

Необходимо также отметить тот факт, что кострец безостый, как более влаголюбивая культура, в благоприятные по увлажнению годы доминирует в составе травостоя и, в отличие от засушливых лет, превышает по продуктивности травосмеси с участием житняка и пырея. По итогам исследований, проведённых на тёмно-каштановых почвах, многокомпонентные травосмеси с участием двух видов бобовых и двух-трёх видов злаковых трав обеспечили высокий уровень питательных веществ в выращенном корме: концентрация обменной энергии — 8,5–9,2 МДж в 1 кг сухого вещества.

Большие потенциальные возможности поликомпонентных травосмесей проявились и на каштановых почвах сухостепной зоны. В наших опытах при поверхностном улучшении деградированного травостоя в режиме среднесрочного использования агрофитоценоза на сено бобово-злаковые травосмеси в лучшем варианте за 4 года жизни обеспечили суммарный сбор зелёной массы 85,4 т/га, сухого вещества — 20,5 т/га, сырого протеина — 2519 кг/га и обменной энергии — 180 ГДж/га (табл. 4).

4. Суммарная продуктивность и энергетическая эффективность смешанных посевов на каштановых почвах в беспокровном и подпокровном посевах (2006–2009 гг.)

В условиях сухостепной зоны многолетние травы в год подсева развивались медленно и в структуре урожая давали не более 25–30% биомассы, в связи с этим для повышения продуктивности агрофитоценоза в год подсева в состав травосмеси нами был включён донник жёлтый двулетний, который в первый год жизни обеспечил до 60% урожая зелёной массы.

При подсеве травосмесей в стародавний травостой процессы восстановления агрофитоценоза проходят достаточно активно, в первые 2 года в основном за счёт донника жёлтого. Ярусная взаимодополняемость разных видов бобовых и злаковых трав в разные годы жизни усиливает эффект группы, обеспечивая при этом более полное освоение единицы площади посева в пространстве и времени. Биоморфологическое разнообразие бобовых видов трав с периодом кормового использования от 2 до 5 лет (донник — 2 года, клевер — 3, люцерна — 5 и более лет) позволило оптимизировать состав травосмесей в режиме сенокосного и сенокосно-пастбищного использования травостоя.

Так, в исследованиях по подбору травосмесей для сенокосного использования в 2013–2016 годах общая продуктивность агрофитоценоза с участием донника, люцерны, костреца и клевера за 4 года жизни обеспечила сбор 72,7 т/га зелёной массы, что в 3 раза выше, чем на неулучшенном травостое. На долю разнотравья по годам использования травостоя приходилось не более 15–17% урожая (табл. 5).

5. Продуктивность многолетних бобово-злаковых травосмесей при улучшении стародавних деградированных сенокосов на каштановых почвах (в сумме за 2013–2016 гг.)

В процессе наших экспериментов было установлено, что колебания продуктивности агрофитоценозов разного ботанического состава были обусловлены не столько их возрастом, сколько погодными условиями разных лет, в первую очередь количеством выпавших осадков в период вегетации растений. При подсеве в дернину райграс многоукосный вёл себя достаточно пассивно, и доля его участия в структуре травостоя не превышала 22–25%. В первые 2 года жизни наибольшую биомассу урожая обеспечивали донник, люцерна и кострец. Но уже с 3-го года жизни удельный вес райграса в структуре урожая увеличился до 35–38% при закономерном снижении участия в составе агрофитоценоза клевера лугового до 12–17%, люцерны изменчивой — до 32–35%. На 4-й год жизни травостоев было отмечено увеличение содержания костреца безостого до 55–62%, доля райграса многоукосного сохранилась на уровне 30–32%. Среди изучаемых фитоценозов 1–4-го годов жизни, созданных на основе райграса многоукосного и костреца безостого, наиболее высокой суммарной урожайностью сухого вещества были отмечены четырёх-пятикомпонентные травосмеси с участием двух-трёх видов бобовых и одного-двух видов злаковых трав.

Поверхностная обработка почвы с последующим подсевом многолетних травосмесей в стародавний травостой ПКУ оказалась наиболее эффективным средством его улучшения. Проведённая оценка продуктивности и агроэнергетической эффективности поверхностного улучшения деградированных сенокосов показала, что суммарные затраты совокупной энергии на создание высокопродуктивных агрофитоценозов колебались от 16,9 до 25,6 ГДж/га. Благодаря суммарному производству за 4 года жизни 88,8–138,0 ГДж/га обменной энергии, затраты на улучшение сенокосного травостоя окупались в 4,5–4,9 раза при величине энергетического дохода от 74,6 до 119,0 ГДж/га, что в 2,9–4,7 раза выше, чем в неулучшенном варианте.

Заключение. Поверхностное улучшение стародавних кормовых угодий путём обогащения травостоя урожайными сортами и видами многолетних трав позволило за счёт подсева бобовых и злаковых видов трав достаточно эффективно направить формирование урожая в желательном направлении и без коренного улучшения дало хороший эффект. Вместе с тем было установлено, что большой эффект от подсева трав достигался в опытах, когда молодые растения, развивающиеся из подсеянных семян, не встречали сильной конкуренции естественного фитоценоза. Двукратное дискование дернины агрегатом БДТ-3 на 10–12 см и подсев травосмесей зернопрессовой сеялкой СЗП-3,6 позволили высевать семена в дернину и одновременно прикатывать, что обеспечило высокую приживаемость растений и впоследствии — их высокую продуктивность.

Таким образом, полученный нами многолетний экспериментальный материал в значительной мере способствует решению проблемы рационального и эффективного использования ПКУ, включая меры технологического и природоохранного землепользования, основой которых является широкое внедрение новых сортов и видов многолетних бобовых и злаковых трав, использование которых в подсевных посевах даёт высокий экономический эффект.

Литература

1. Кутузова А. А. Альтернативные системы создания сеяных сенокосов / А. А. Кутузова, Н. В. Козьминых // Кормопроизводство. — 1997. — № 7. — С.10–14.

2. Косолапов В. М. Кормопроизводство — проблемы эффективности и качества / В. М. Косолапов // Машинно-технологическое обеспечение животноводства — проблемы эффективности и качества: сборник научных трудов. Т. 21. Ч. 1. — Подольск, 2010. — С.53–64.

3. Кутузова А. А. Эффективность низкозатратных способов улучшения сенокосов и пастбищ / А. А. Кутузова, К. Н. Привалова // Достижения науки и техники АПК. — 2012. — № 2. — С.52–54.

4. Дзыбов Д. С. Экосистемные особенности степных пастбищ Западного Прикаспия и восстановление их зонального кормового потенциала / Д. С. Дзыбов, В. В. Кулинцев // Кормопроизводство. — 2016. — № 9. — С.18–21.

5. Лапенко Н. Г. Природные кормовые угодья Северо-Восточного Ставрополья / Н. Г. Лапенко, В. А. Дружинин, Л. В. Дудченко // Кормопроизводство. — 2016. — № 2. — С.7–12.

6. Лазарев Н. Н. Эффективность подсева люцерны изменчивой и клевера лугового в дернину старосеяного сенокоса / Н. Н. Лазарев, С. М. Авдеев // Кормопроизводство. — 2018. — № 1. — С.8–12.

7. Дзыбов Д. С. Восстановление естественной растительности на опустыненных ландшафтах / Д. С. Дзыбов, В. В. Кулинцев, Н. Г. Лапенко // Australian Journal of Scientific Research. — 2014. — Т. 3. — № 1 (5). — С.172–180.

8. Формирование и структура фитоценоза степных кормовых угодий Приманычской степи при поверхностном улучшении стародавних деградированных сенокосов и пастбищ / И. П Турун, В. Г. Гребенников, И. А. Шипилов, О. В. Хонина // Вестник АПК Ставрополья. — 2017. — № 3 (27). — С.60–65.

9. Новосёлов Ю. К. Продуктивность и биоэнергетическая эффективность культур при возделывании в кормовых севооборотах / Ю. К. Новосёлов, А. С. Шпаков // Доклады РАСХН. — 1993. — № 1. — С.21–29.

10. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами / Ю. К. Новосёлова, В. Н. Киреева, Г. П. Кутузов и др. — Москва, 1997. — 193 с.

Grassland ecosystems in dry steppe and their improvement

Grebennikov V. G., Dr. Agr. Sc.

Shipilov I. A., PhD Agr. Sc.

Khonina O. V., PhD Agr. Sc.

The All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding – branch of Northern Caucasus Federal Research Center of Agriculture

355017, Russia, Stavropol, Zootekhnicheskiy str., 15

E-mail: kormoproiz.st@mail.ru

Long-term experiment analyzed the effectiveness of grassing on old degraded haylands and pastures. Soil of the area was dark chestnut or chestnut. Double disk plowing followed by legume-gramineous seeding increased efficacy of the lands by 2.2–2.4 times. Multi-component mixtures of perennial grasses were more appropriate when reclamating grasslands in dry steppe. These mixtures showed better adaptability, productivity and economical value. Differential selection of perennial legumes and gramineous of various biomass productivity increased the group effect, directly influenced plant interactions and resulted in formation of effective ecosystems. Multi-component grass mixtures produced green mass of high quality and nutritional value that was able to satisfy basic physiological requirements in nutrients of sheep and cattle. Cultivation of such mixtures required no additional costs except for the ones for seeds and surface tillage. Significant increase in yields of dry matter, crude protein and exchange energy fully compensated the costs. Energy intensity was 2.5–3 times lower than the one of unimproved swards, defining experimental seedings as highly efficient.

Keywords: farm ecosystem, hayland, pasture, legume grass, gramineous, productivity.

References

1. Kutuzova A. A. Alternativnye sistemy sozdaniya seyanykh senokosov / A. A. Kutuzova, N. V. Kozminykh // Kormoproizvodstvo. — 1997. — No. 7. — P.10–14.

2. Kosolapov V. M. Kormoproizvodstvo — problemy effektivnosti i kachestva / V. M. Kosolapov // Mashinno-tekhnologicheskoe obespechenie zhivotnovodstva — problemy effektivnosti i kachestva: sbornik nauchnykh trudov. Vol. 21. Ch. 1. — Podolsk, 2010. — P.53–64.

3. Kutuzova A. A. Effektivnost nizkozatratnykh sposobov uluchsheniya senokosov i pastbishch / A. A. Kutuzova, K. N. Privalova // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2012. — No. 2. — P.52–54.

4. Dzybov D. S. Ekosistemnye osobennosti stepnykh pastbishch Zapadnogo Prikaspiya i vosstanovlenie ikh zonalnogo kormovogo potentsiala / D. S. Dzybov, V. V. Kulintsev // Kormoproizvodstvo. — 2016. — No. 9. — P.18–21.

5. Lapenko N. G. Prirodnye kormovye ugodya Severo-Vostochnogo Stavropolya / N. G. Lapenko, V. A. Druzhinin, L. V. Dudchenko // Kormoproizvodstvo. — 2016. — No. 2. — P.7–12.

6. Lazarev N. N. Effektivnost podseva lyutserny izmenchivoy i klevera lugovogo v derninu staroseyanogo senokosa / N. N. Lazarev, S. M. Avdeev // Kormoproizvodstvo. — 2018. — No. 1. — P.8–12.

7. Dzybov D. S. Vosstanovlenie estestvennoy rastitelnosti na opustynennykh landshaftakh / D. S. Dzybov, V. V. Kulintsev, N. G. Lapenko // Australian Journal of Scientific Research. — 2014. — Vol. 3. — No. 1 (5). — P.172–180.

8. Formirovanie i struktura fitotsenoza stepnykh kormovykh ugodiy Primanychskoy stepi pri poverkhnostnom uluchshenii starodavnikh degradirovannykh senokosov i pastbishch / I. P Turun, V. G. Grebennikov, I. A. Shipilov, O. V. Khonina // Vestnik APK Stavropolya. — 2017. — No. 3 (27). — P.60–65.

9. Novoselov Yu. K. Produktivnost i bioenergeticheskaya effektivnost kultur pri vozdelyvanii v kormovykh sevooborotakh / Yu. K. Novoselov, A. S. Shpakov // Doklady RASKhN. — 1993. — No. 1. — P.21–29.

10. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevykh opytov s kormovymi kulturami / Yu. K. Novoselova, V. N. Kireeva, G. P. Kutuzov et al. — Moscow, 1997. — 193 p.