Агроэнергетическая эффективность усовершенствованных технологий и современных систем производства высококачественных объёмистых кормов на луговых сенокосах в Нечернозёмной зоне

УДК 633.2/.3.031(470.31)

Агроэнергетическая эффективность усовершенствованных технологий и современных систем производства высококачественных объёмистых кормов на луговых сенокосах в Нечернозёмной зоне

Кутузова А. А., доктор сельскохозяйственных наук

Тебердиев Д. М., доктор сельскохозяйственных наук

Косолапов В. М., доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН

Трофимова Л. С., кандидат сельскохозяйственных наук

Родионова А. В., кандидат сельскохозяйственных наук

Жезмер Н. В., кандидат сельскохозяйственных наук

Проворная Е. Е., кандидат сельскохозяйственных наук

Запивалов С. А.

ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса»

141055, Россия, Московская обл., г. Лобня, Научный городок, корп. 1

E-mail: vik_lugovod@bk.ru

Исследования проводили в ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» на базе трёх долголетних полевых экспериментов: в опыте 1 изучали многоукосное использование ранних и среднеспелых злаковых травостоев в среднем за 28 лет (1993–2020 годы), в опыте 2 — люцерно-злаковые травостои для позднего звена укосного конвейера в среднем за 7 лет пользования (2013–2020 годы), в опыте 3 проведено сравнение четырёх технологических систем создания и использования травостоев за последние 28 лет (в среднем за 47–74-й годы пользования, 1993–2020 годы). Цель исследований — определение агроэнергетической эффективности 15 технологий по созданию усовершенствованных злаковых и бобово-злаковых травостоев, а также шести систем ведения долголетних сенокосов при производстве сырья для заготовки высококачественного сена и сенажа. Применение нового метода агроэнергетической оценки антропогенных затрат не только подтверждает высокую экономическую эффективность создания сеяных травостоев на лугах, но и впервые в конкретных (цифровых) показателях устанавливает роль разнообразных природных факторов. На долголетних злаковых травостоях (в течение 28 лет жизни трав) обеспечивается производство сырьевой массы для заготовки объёмистых кормов (сена и сенажа) первого и второго классов. Совокупные антропогенные затраты энергии на этих травостоях в среднем за 28 лет составили 16,3–17,1 ГДж/га при двухукосной и 23,2–23,6 ГДж/га — при трёхукосной технологии, на люцерно-злаковых травостоях при двух укосах в среднем за 7 лет — 5,2–5,8 ГДж/га. Затраты окупались сбором обменной энергии на ранних и среднеспелых агроценозах с доминированием корневищных злаковых видов в 2,8–3,3 раза, а на люцерно-злаковых травостоях — в 10,6–11,0 раз. В структуре производства обменной энергии основная её часть обеспечивалась за счёт возобновляемых природных факторов: 67–70% — на злаковых травостоях и 90% — на бобово-злаковых долголетних травостоях.

Ключевые слова: сеяные злаковые и бобово-злаковые травостои, эффективные технологии, двух- и трёхукосное использование, качество объёмистых кормов, продуктивность, сбор обменной энергии, антропогенные затраты, их окупаемость, природные факторы.

Для достижения цели обеспечения 90% потребности населения страны молоком и 85% — мясом, поставленной в Доктрине по продовольственной безопасности (Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации, 2020), актуальное значение приобретает задача увеличения производства качественных объёмистых кормов, которые в рационах сельскохозяйственных животных занимают основную долю (70–80% и более), остальная часть рациона — концентраты (Фицев, 2004). Во многих странах ЕЭС нормы концентратов удаётся снизить до 10% при годовом удое 5,5–6,0 т молока на корову, и только при удоях 5,6–9,0 т молока за лактацию их доля в размере 29–38% в рационе экономически оправдана (Кутузова, 2009). В России луговое сено в производственных условиях хозяйств традиционно заготавливали в поздние фазы вегетации, после уборки многолетних трав на пашне, поэтому качество его было, как правило, низким (0,35–0,40 корм. ед. в 1 кг) и относили его к грубым кормам. В настоящее время в ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» усовершенствованы технологии создания сеяных луговых травостоев и структуры организации простых укосных луговых конвейеров из разнопоспевающих травосмесей с использованием новых районированных сортов многолетних трав (Тебердиев, 2020). Это позволяет решать одновременно три важные задачи: получать сырьевую массу для производства сена 1-го и 2-го классов качества с содержанием сырого протеина 130 и 110 г в расчёте на 1 кг сухого вещества сена и 110–120 г в 1 кг СВ сенажа, повысить продуктивность 1 га с 1,8 до 4,2–5,6 тыс. корм. ед. (Косолапов, 2014; Жезмер, 2020), снизить себестоимость 1 корм. ед. до 4,8–5,5 руб. на злаковых травостоях, удобряемых полной смесью минеральных удобрений (NPK), и до 3,5–4,5 руб. — на бобово-злаковых (Кутузова, 2019; 2020). Повышение инвестиций в сельское хозяйство до 7,5% (в 2020–2030 годах) позволит возродить не только роль луговых сенокосов, но и ввести в активный сельхозоборот 16 млн га вынужденной залежи (Ушачёв, 2021); практическое руководство для их освоения разработано и опубликовано благодаря участию зональных институтов и станций (Кутузова, 1977; 2010). Агроэнергетическая оценка усовершенствованных технологий сеяных сенокосов позволяет дать научное объяснение высокой экономической эффективности их применения и обосновать перспективность производства объёмистых кормов на лугах Нечернозёмной зоны.

Цель исследований — определение агроэнергетической эффективности 15 технологий по созданию усовершенствованных злаковых и бобово-злаковых травостоев, а также шести систем ведения долголетних сенокосов при производстве сырья для заготовки высококачественного сена и сенажа.

Методика исследований. Исследования по оценке агроэнергетической эффективности технологий создания сеяных сенокосов, включающей капитальные вложения и текущие производственные затраты, представлены в единицах (ГДж, МДж) согласно принятой международной системе Si. Этот метод позволяет также научно обосновать пути ресурсосбережения, которые можно применять при модернизации технологий и в других зонах страны. Исследования проводили в ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» на базе трёх долголетних полевых экспериментов: в опыте 1 изучали многоукосное использование ранних и среднеспелых злаковых травостоев в среднем за 28 лет (1993–2020 годы), в опыте 2 — люцерно-злаковые травостои для позднего звена укосного конвейера в среднем за 7 лет пользования (2013–2020 годы), в опыте 3 проведено сравнение четырёх технологических систем создания и использования за последние 28 лет (в среднем за 47–74-й годы пользования, 1993–2020 годы). В схеме этого эксперимента техногенная система (контроль) — это сеяный травостой без применения удобрений, техногенно-минеральная система предусматривает ежегодное внесение полного минерального удобрения (NРК) в разных дозах (N60,90,120,180 на фоне Р45К90), интегрированная система — применение фосфорно-калийных удобрений, способствующих увеличению содержания бобовых трав с целью дополнительного поступления биологического азота, техногенно-органическая система – использование перепревшего навоза (доза 20 т/га один раз в 4 года).

Опытный участок представляет собой суходольный луг временно-избыточного увлажнения. Такие луга занимают около 36% площади в Нечернозёмной зоне и 73% всей площади угодий в стране. Почва дерново-подзолистая, в опыте 1 и 2 — близкая к нейтральной (рНсол — 5,7 и 5,8 соответственно) в результате известкования в предшествующие годы, в опыте 3 — сильнокислая (рНсол — 4,3), поэтому в 1946 году внесено 5 т/га извести), затем этот приём периодически повторялся (из расчёта 3,0–4,5 т/га четыре раза), по содержанию подвижных форм калия и фосфора (по Кирсанову) в опытах 1 и 3 почва бедная, а в опыте 2 — среднеобеспеченная. В опыте 1 для залужения использовали районированные сорта трав: лисохвост луговой Серебристый (11 кг/га семян), ежу сборную ВИК 61 (6 кг/га), кострец безостый Моршанский 760 (14 кг/га), двукисточник тростниковый Первенец (10 кг/ га), добавляли виды-уплотнители (мятлик луговой Йыгева 1 (4 кг/га) и тимофеевку луговую ВИК 9 (4 кг/га)). В результате сформировалось два типа травостоев по скороспелости: раннеспелые с участием лисохвоста лугового и ежи сборной, среднеспелые с участием костреца безостого и тимофеевки луговой, а также одновидовой посев двукисточника тростникового. В опыте 2 в бобово-злаковые травосмеси включали люцерну изменчивую сортов Луговая 67 и Пастбищная 88 (по 12 кг/га), тимофеевку луговую ВИК 9 (6 кг/га) и овсяницу луговую ВИК 5 (8 кг/га семян при 100% посевной годности). Схема опыта 2 предусматривала варианты с инокуляцией семян бобовых комплементарным штаммом Sinorhizobium meliloti СХМ1-412б и сменой предшественника (посев люцерно-злаковых травостоев после клеверо-злаковых и лядвенцево-злаковых). В опыте 3 высеянная в 1946 году травосмесь состояла из местных популяций клевера лугового (3 кг/га семян), клевера ползучего (2 кг/га), тимофеевки луговой (4 кг/га), овсяницы луговой (10 кг/га), лисохвоста лугового (3 кг/га), костреца безостого (3 кг/га), мятлика лугового (2 кг/га). Залужение в опытах 1 и 3 проводили беспокровно (в летний период), в опыте 2 — весной под покров райграса однолетнего сорта Московский 74 (14 кг/га).

Затраты на все агротехнические приёмы определяли по технологическим картам (Михайличенко, 1995; 2000). При этом решали следующие задачи: определение совокупных затрат антропогенной энергии, сбор обменной энергии (ОЭ) с учётом технологических потерь (при заготовке сена — 25% от урожайности травостоев и 20% — при заготовке сенажа), эффективность антропогенных затрат — по коэффициенту окупаемости их сбором обменной энергии (АК), а также по оценке удельных затрат на производство 1 ГДж ОЭ и 1 кг сырого протеина; роль природных факторов рассчитывали на основе балансового метода, принятого в экономике, по разнице сбора ОЭ и совокупных затрат антропогенной энергии. Затраты на заготовку сена рулонным способом (с использованием ПРФ-145) определяли при двухукосном режиме; в опыте 1 — на заготовку травяного сырья для сенажа (с применением кормоуборочного комбайна Дон-680М) при трёхукосном режиме. Первый укос в опыте 1 при двухукосном использовании проводили в фазе полного колошении доминирующих видов, при трёх укосах — в начале фазы колошения, в опыте 2 — в фазе бутонизации люцерны, в опыте 3 — в фазе массового цветения доминирующего злака лисохвоста лугового (в середине июня), второй укос — в первой декаде сентября.

Результаты исследования. Обобщённые результаты по опыту 1 показали существенный рост урожайности среднеспелых травостоев, следовательно, и сбора обменной энергии с 1 га по сравнению с ранними травостоями (табл. 1). Однако сочетание их в хозяйстве позволяет удлинить срок заготовки травяного сырья на 7–10 дней без потери качества корма. Среднегодовые совокупные затраты антропогенной энергии (сумма капитальных и текущих) при трёх укосах были на 38–42% больше, чем при двух укосах (17,02–17,12 ГДж/га). При этом они были в несколько выше на среднеспелых травостоях, что обусловлено более высокой урожайностью агроценозов с кострецом и двукисточником. В связи с долголетним использованием травостоев при распределении капитальных вложений на 28 лет их доля в совокупных затратах составила всего 1 и 2%, что указывает на их преимущество по сравнению с использованием пашни. При этом в 1 кг СВ содержалось 9,2–9,4 и 9,6–10,1 МДж ОЭ, что

1. Агроэнергетическая эффективность совокупных антропогенных затрат и природных факторов на создание злаковых травостоев, уход и использование в среднем за 28 лет

Тип и состав травостоя

Урожайность, т/га СВ

Сбор с 1 га

Совокупные антропогенные затраты, ГДж/га

Природные факторы в структуре производства

АК, %

Удельные затраты на производство, МДж

на 1 ГДж ОЭ

на 1 кг СП

обменной энергии, ГДж

сырого протеина, кг

ГДж/га

доля, %

Опыт 1 (в среднем за 1993–2020 гг.), техногенно-минеральная система

Производство сена (два укоса, N100P25K105)

Раннеспелый

лисохвост + ежа

6,58

46,50

532

16,31

30,19

65

285

351

31

Среднеспелый

кострец + тимофеевка

7,98

55,28

542

17,02

38,23

69

325

308

31

двукисточник

8,28

57,00

584

17,12

39,88

70

333

300

29

Производство сенажа (три укоса, N175P40K150)

Раннеспелый

лисохвост + ежа

7,39

59,60

939

23,21

36,39

61

257

389

25

ежа + лисохвост + мятлик

7,48

59,92

963

23,24

36,68

61

258

388

24

Среднеспелый

кострец + тимофеевка

8,49

65,93

908

23,46

42,46

64

281

356

26

двукисточник

9,11

70,00

1002

23,56

46,44

66

297

337

24

НСР05

0,62

значительно выше, чем при традиционном одноукосном использовании (7,2–7,4 МДж ОЭ).

Благодаря высокой продуктивности целенаправленно подобранных разнопоспевающих травостоев для долголетнего использования, агроэнергетический коэффициент окупаемости антропогенных затрат сбором обменной энергии (АК) составил 285–333% при заготовке рулонного сена и 257–297% — при закладке сенажа. Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ГДж обменной энергии соответственно составили 300–351 и 337–389 МДж ОЭ, а на 1 кг сырого протеина — 29,3–31,4 и 23,5–25,8 МДж ОЭ.

В продукционном процессе луговых агроэкосистем участвуют не только антропогенные затраты, но и природные факторы, которые рассчитывали по разнице сбора обменной энергии в урожае и совокупных затрат антропогенной энергии. Благодаря совершенствованию состава травостоев в сторону повышения уровня их питания мобилизация природных факторов повысилась на 32% при двух укосах и заготовке сена и на 20–53% при трёх укосах и заготовке сенажа. Кроме того, установлена доля возобновляемых природных факторов в производстве обменной энергии: 65–70% — при двух укосах и 61–64% — при трёх укосах. В результате мобилизации возобновляемых природных факторов за счёт долголетнего использования агроценозов с доминированием корневищных видов злаков и применения рекомендуемой агротехники получена высокая энергетическая эффективность двух- и трёхукосной технологий производства сена и сенажа на сеяных сенокосах.

Полученные результаты в опыте 2 по урожайности бобово-злаковых травостоев, сбору обменной энергии (ГДж/га), сырого протеина обобщены в табл. 2. Участие люцерны двух изучаемых сортов повысило урожайность травостоев при применении ранее разработанной (базовой) технологии (вар. 3 и 6) на 93 и 114% по сравнению с контролем 1 в среднем за 7 лет соответственно при включении сорта Луговая 67 и Пастбищная 88. Установлено преимущество по урожайности травостоев с участием сорта Пастбищная 88 по сравнению с сортом Луговая 67 (прибавка статистически доказана). Включение в технологию приёма «Смена предшественника» повысило урожайность травостоев на 18 и 11%, а при сочетании этого приёма с предпосевной инокуляцией — на 24 и 15% к базовой технологии, по сравнению с контролем 1 — на 139 и 146%, по производству сырого протеина — на 326–345%. На фоне этой усовершенствованной технологии продуктивность травостоев по сбору обменной энергии с 1 га была близкой (62,1 и 64,5 ГДж/га). По содержанию азота в урожае установлено преимущество сорта Пастбищная 88: прибавка составила 17% по сравнению с первом сортом. С учётом полученных коэффициентов использования азота злаковыми травостоями определён уровень замены их биологическим азотом

2. Агроэнергетическая оценка эффективности совокупных антропогенных затрат и природных факторов при создании и использовании люцерно-злаковых травостоев на сенокосе

Структура технологии

Урожайность, т/га СВ

Сбор

Совокупные антропогенные затраты, ГДж/га

Природные факторы в структуре производства

АК,%

Удельные затраты на производство, МДж

Экономия антропогенных затрат, ГДж/га***

предшествующий травостой*

травосмесь, доза удобрений, сорт люцерны

ОЭ, ГДж

СП, кг

ГДж/га

доля, %

на 1 ГДж ОЭ

на 1 кг СП

на производство туков

с учётом их применения

1

Злаковая / фон Р50К110 (контроль 1)

3,80

26,7

236

5,45

21,25

88

490

204

2,3

1

Злаковая / фон N110P50K110 (контроль 2)

9,76

67,8

643

15,85

51,95

77

428

234

2,5

4

Люцерно-злаковые / фон Р50К110, Луговая 67

7,32

50,6

540

5,81

44,79

88

871

115

1,1

7,1

7,8

2

Луговая 67

8,62

59,8

962

5,83

53,97

90

1026

97

1,0

17,0

18,7

2

Луговая 67**

9,07

62,1

1008

5,24

56,26

90

1063

94

0,6

17,7

19,5

4

Пастбищная 88

8,63

56,0

779

5,82

50,18

90

962

104

0,7

11,6

12,8

2

Пастбищная 88

8,99

61,9

931

5,84

56,06

90

1060

94

0,6

16,4

18,0

3

Пастбидцная 88**

9,35

64,5

1053

5,85

58,69

91

1103

91

0,6

19,4

21,3

НСР05

0,77

Примечание: *1 — злаковый, 2 — бобово-злаковые травостои с клевером луговым, 3 — с лядвенцем рогатым, 4 — с люцерной изменчивой; ** — инокуляция семян люцерны; *** — экономия антропогенных затрат в результате замены минерального азотного удобрения биологическим источником.

из минеральных удобрений за счёт накопления азота в люцерно-злаковых травостоях при применении усовершенствованных технологий.

В среднем за 7 лет бобово-злаковые травостои (по содержанию азота в урожае) равноценны злаковым травостоям при внесении 204–224 кг/га действующего вещества минеральных азотных удобрений. В сумме за 7 лет пользования дополнительное накопление биологического азота в надземной массе составило 1428 и 1568 кг/га при сочетании двух приёмов (смена предшественника и инокуляция семян). В связи с тем, что в составе высеянных травосмесей было израсходовано 12 кг семян люцерны, эффект накопления биологического азота в расчёте на 1 кг семян в сумме за 7 лет составил 94 кг для сорта Луговая 67 и 102 кг — для сорта Пастбищная 88, что с учётом замены действия минеральных азотных удобрений соответствует 119 и 131 кг действующего вещества минеральных азотных туков (аммиачная селитра).

В табл. 2 представлены также совокупные затраты антропогенной энергии (ГДж/га в среднем за 7 лет), включающие все основные звенья восьми технологий: капитальные вложения на создание травостоев, текущие производственные затраты на уход за травостоями (подкормка удобрениями) и использование (заготовка сена). Доля текущих затрат на фоне применения Р50К110 составляет 74%, при дополнительном внесении азотных удобрений в дозе N110 этот показатель увеличивается до 92%.

В структуре капитальных вложений основные затраты приходятся на подготовку почвы к посеву и залужение. Однако при необходимости включения приёма «Известкование» для кислых почв капитальные вложения повышаются в 2–3 раза, что может быть реализовано при выполнении государственной программы по повышению плодородия почв и выделении на это мероприятие дотации для хозяйств. Поэтому для сокращения капитальных вложений первоочередными объектами при создании бобово-злаковых травостоев на первом этапе являются площади со слабокислой почвой и с близкой к нейтральной реакцией (за счёт последействия известкования в предыдущие годы).

Эффективность антропогенных затрат в технологии создания люцерно-злаковых сенокосов определяли по сбору корма, с учётом технологических потерь на ворошение, сгребание в валки при рулонной заготовке сена (табл. 2). Сбор обменной энергии в сене люцерно-злакового состава на фоне Р50К110 в среднем за 7 лет был выше на 133% при участии сорта Луговая 67 и на 142% — при участии сорта Пастбищная 88, соответственно, сбор сырого протеина — в 4,3–4,4 раза больше, чем на злаковом травостое на аналогичном фоне P50K110. На основе балансового метода определена доля природных факторов. Следует особо подчеркнуть, что под влиянием технологий и отдельных приёмов, входящих в их структуру, количественный показатель роли природных факторов с 21,25 ГДж/га (100%) на злаковом сенокосе при дополнительной подкормке азотным удобрением возрастает на 144%, на люцерно-злаковых травостоях с участием сорта Луговая 67 — на 154% и с участием сорта Пастбищная 88 — на 165%. Поэтому агроэнергетические коэффициенты (АК) окупаемости затрат сбором обменной энергии для усовершенствованных технологий люцерно-злаковых сенокосов (в соответствии с сортами — 1063 и 1102%) превосходят в 2,5–2,6 раза показатели злакового травостоя (428%) на фоне N110P50K110. Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ГДж обменной энергии на бобово-злаковых травостоях были ниже (91–94 МДж/ГДж ОЭ), чем на злаковых травостоях. Кроме того, достигается бόльшая экономия совокупных антропогенных затрат благодаря исключению применения азотных удобрений в хозяйствах — 19,5–21,3 ГДж/га (в том числе на производство аммиачной селитры — 17,7–19,4 ГДж/га).

В опыте 3 травостой, созданный в 1946 году, в первые 3 года использования в техногенной системе (без удобрений) состоял из рыхлокустовых злаков (тимофеевка луговая — 69%, овсяница луговая — 14%, клевер ползучий — 14% и лисохвост луговой — 4%). После снижения участия тимофеевки и овсяницы в травостой внедрилось восемь-девять низовых видов злаков (до 70%), среди них преобладала овсяница красная (64,9%), участвовало два-три вида бобовых и 12–15 видов разнотравья. За анализируемый период (1993–2020 годы) в техногенной, интегрированной, техногенно-органической и техногенно-минеральной (при внесении N60PK) системах сложились низовозлаковые агрофитоценозы с невысоким участием бобовых и разнотравья (табл. 3). По флористическому составу травостои характерны для естественных травостоев на обыкновенных суходолах Нечернозёмной зоны. В травостоях сенокосного типа с доминированием верховых видов злаков на фоне внесения N90–120P45K90 доминирующим видом стал лисохвост луговой — 52%, при увеличении дозы азота до N180PK — кострец безостый — 62%.

Урожайность травостоев в интегрированной и техногенно-органической системах в среднем за 28 лет на 48 и 52% превосходила урожайность контроля, в техногенно-минеральной системе — на 79–148%; закономерности изменения сбора обменной энергии были близки к изменению урожайности (в % к контролю). Рост сбора сырого протеина (кг/га) во всех системах был выше на 18–56% по сравнению с изменением сбора обменной энергии и урожая, что указывает на улучшение качества корма. Повышение сбора сырого протеина обусловлено доступностью азота, поступающего в продукционный процесс травостоев в различных системах. Полученные результаты показывают, что в техногенной системе обеспеченность трав азотом за счёт естественных процессов, происходящих в дерново-подзолистых почвах (минерализации органических веществ, свободно живущих азотфиксирующих бактерий и симбиотической

3. Агроэнергетическая оценка эффективности создании, ухода и использования самовозобновляющего травостоя (47–74-й годы жизни) на сенокосе

Тип травостоя

Содержание: злаки–бобовые–разнотравье, %

Удобрение

Урожайность, т/га СВ

Сбор с 1 га

Затраты антропогенной энергии, ГДж/га

Природные факторы в структуре производства ОЭ

АК, %

Удельные затраты, МДж

на 1 ГДж ОЭ

на 1 кг СП

обменной энергии, ГДж

сырого протеина, кг

ГДж/га

доля, %

Техногенная система (без удобрений, контроль)

Злаковый разнотравный

73–17–10

3,3

24,0

255

8,71

15,29

64

275

363

34

Интегрированная система

Бобово-разнотравно-злаковый

81–13–6

P45K90

4,9

35,3

424

10,86

24,44

69

325

308

26

Техногенно-органическая система (20 т/га навоза один раз в 4 года)

Бобово-разнотравно- злаковый

64–23–13

5,0

36,6

430

17,07

19,53

54

214

466

40

Техногенно-минеральная система

Злаковый разнотравный

80–3–8

N60P45K90

5,9

42,1

508

16,56

25,54

61

254

393

33

—″—

96–0–4

N90P45K90

6,3

44,6

590

19,39

25,21

56

230

435

33

—″—

91–0–9

N120P45K90

7,2

51,4

685

22,53

28,74

56

228

438

33

—″—

96–0–4

N180P45K90

8,2

59,0

848

29,30

30,26

51

205

487

34

НСР05

0,8

азотфиксации при периодическом участии дикорастущих внедрившихся бобовых видов, поступления с атмосферными осадками и др.), составила 40,8 кг/га в среднем за 28-летний период; в интегрированной, техногенно-органической и техногенно-минеральной системах на фоне N60P45K90 этот показатель повысился соответственно на 66, 68 и 100%. Коэффициенты использования азотных удобрений в дозах N60, N90, N120 и N180 при внесении их на самовозобновляющиеся виды за этот период составили соответственно 67, 59, 57, 53%, то есть не меньше, чем на зерновых фуражных культурах. Это доказывает необходимость их применения с целью экономии капитальных вложений в кормопроизводстве (на ежегодную обработку почвы, семена и посев кормовых культур).

Содержание сырого протеина в сырьевой массе, произведённой на неудобренном травостое (техногенная система), — 11,4–10,4% СВ — отвечает требованиям стандарта (ГОСТ Р 55452-2013) для получения сена 1-го и 2-го классов качества для естественных травостоев; при внесении навоза (техногенно-органическая система) и N90–180P45K90 — требованиям 1-го класса. Содержание сырой клетчатки в сырьевой массе по всем изучаемым системам (25–29% СВ), благодаря двуукосному режиму использования, соответствует требованиям стандарта 1-го класса (26–29% СВ). Концентрация обменной энергии по четырём системам (9,5–9,9 МДж в 1 кг СВ) характеризует высококачественные объёмистые корма, с содержанием кормовых единиц 0,73–0,78 в 1 кг СВ, что позволяет снизить расход концентратов в зимний стойловый период при включении в рацион такого сена.

Антропогенные затраты в 1946 году на обработку почвы и посев в структуре совокупных затрат составили 21%, на семена — 12%, на внесение 5 т извести — 67% (30,08 ГДж). Самые низкие совокупные затраты на создание долголетнего сенокоса, уход и использование (в среднем за 1993–2020 годы) составили 8,71 ГДж/га в техногенной системе. В интегрированной системе затраты увеличились на 12% за счёт внесения фосфорно-калийного удобрения. Наибольшие затраты антропогенной энергии отмечены в техногенно-минеральной системе (N180PK) — 29,3 ГДж/га, что в 3,4 раза выше контроля, в техногенно-органической системе (17,07 ГДж/га) близки к совокупным затратам при внесении N60PK в техногенно-минеральной системе (16,56 ГДж/га). В структуре совокупных затрат текущие производственные затраты составили 95–98%, капитальные вложения — только 2–5%.

Роль природных факторов определяли на основании балансового метода, принятого в экономике. В техногенной системе доля природных факторов в структуре производства обменной энергии составила 64% от общего сбора обменной энергии, в интегрированной системе увеличилась в 1,6 раза по сравнению с контролем. Под влиянием интенсификации технологий увеличилась мобилизация природных факторов на 15–98% (с 15,3 до 19,5–30,3 ГДж/га). В техногенно-органической системе доля природных факторов составила 54%. При использовании техногенно-минеральной системы, предусматривающей внесение N60–180PK, их доля составила 51–61%.

Агроэнергетическую эффективность совокупных антропогенных затрат (на создание, уход и использование долголетнего сенокоса) оценивали по соотношению сбора обменной энергии (с учётом 25% технологических потерь при заготовке сена) к совокупным затратам — по агроэнергетическому коэффициенту (АК). Агроэнергетический коэффициент окупаемости затрат антропогенной энергии за счёт сбора обменной энергии в техногенной системе составил 275%, в интегрированной системе благодаря увеличению на 9,1 ГДж/га природных факторов АК повысился до 325%, в техногенно-органической системе АК снизился до 214%.

Повышение доз азотных удобрений с N60 до N180 в техногенно-минеральной системе способствовало увеличению сбора обменной энергии с 44,1 до 59,0 ГДж/га, при этом окупаемость антропогенных затрат хотя и снижалась соответственно с 254 до 205%, но при этом эффективность сохранялась благодаря значительной доле природных факторов в структуре производства обменной энергии.

Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ГДж обменной энергии в техногенной системе составили 363 МДж, 308 МДж — в интегрированной системе. В техногенно-органической системе затраты повысились на 28% по сравнению с контролем, в техногенно-минеральной системе антропогенные затраты были в 1,1–1,3 раза выше контроля; удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 кг сырого протеина в техногенной системе составили 3,4 МДж, в интегрированной системе снизились на 24% благодаря поступлению биологического азота (ежегодно 27–28 кг/га в среднем за этот период) по сравнению с контролем, в техногенно-органической системе показатели были самыми высокими — 40 МДж, в техногенно-минеральной системе удельные затраты антропогенной энергии были близкими — 33–34 МДж.

Считаем, что с учётом флористического состава всех систем (15–27 видов) и низкой доли капитальных вложений можно этот опыт рассматривать как модель природных сенокосов Центрального района Нечернозёмной зоны.

Заключение. Агроэнергетическая оценка создания и использования долголетних травостоев с корневищными видами злаков обосновывает высокую эффективность укосных технологий для заготовки качественного сена и сенажа. Благодаря сбору с 1 га 46–57 ГДж (два укоса) и 60–70 ГДж (три укоса) обменной энергии среднегодовые затраты антропогенной энергии окупались в 2,6–3,3 раза.

При длительном (в течение 28 лет) укосном использовании рекомендуемых ранних и среднеспелых агроценозов (опыт 1) выявлена ведущая роль в продукционном процессе природных факторов, в структуре производства обменной энергии на их долю приходилось 61–70%. Кроме того, за счёт продуктивного долголетия самовозобновляющихся разнопоспевающих злаковых сенокосов отпадает необходимость в трёх-четырёх перезалужениях. Это экономит 22–34 ГДж/га капитальных энергетических вложений и 30–84 кг/га семян трав на создание луговых агроценозов, что позволит увеличивать темпы нарастания улучшенной площади луговых сенокосов.

Эффект долголетнего использования сеяных травостоев, реализуемый при замене традиционных бобовых видов (клевера лугового или клевера гибридного), благодаря включению люцерны изменчивой в высеваемые травосмеси позволяет продлить продуктивное долголетие травостоев с 3–4 до 7 лет пользования. Усовершенствованная технология предусматривает правильный выбор участка (со слабокислой почвой или близкой к нейтральной реакцией), использование районированных сортов люцерны изменчивой, предпосевной инокуляции семян комплементарными штаммами клубеньковых бактерий, применение ежегодных подкормок минеральными удобрениями (P50K110). Производство обменной энергии при заготовке сена составляет 62–64 ГДж/га, сбор сырого протеина — 1008–1053 кг/га без внесения азотных удобрений, окупаемость антропогенных затрат за счёт сбора ОЭ достигает 10,1–10,5 раза благодаря повышению доли природных факторов до 90–91% в структуре производства обменной энергии. Кроме того, экономия антропогенных затрат в усовершенствованных технологиях повышается до 19,5–21,3 ГДж/га в результате замены минерального азотного удобрения биологическим источником.

Изученные пять систем ведения сенокосов в течение последних 28 лет их использования (опыт 3) позволяет моделировать природные агрофитоценозы и прогнозировать их роль для кормопроизводства в перспективе. Самовозобновляющиеся ценные виды злаков по ботаническому составу, качеству корма и продуктивности 1 га сформировались на достаточно высоком фоне их питания: с доминированием лисохвоста лугового — при ежегодном внесении N90–120P45K90, с доминированием костреца безостого — на фоне N180P45K90. Продуктивность их по сбору обменной энергии (соответственно с указанными доминантами) составила в среднем за 47–74-летний период 45–51 и 59 ГДж/га, окупаемость антропогенных затрат — 228–238 и 205%, доля природных факторов в структуре производства обменной энергии составляла соответственно 56 и 51%. Такой тип самовозобновляющихся видов позволяет экономить капитальные вложения на перезалужение в 8–10 раз по сравнению с ранее принятыми нормативами. При более низком уровне питания трав в техногенной, интегрированной, техногенно-органической и техногенно-минеральной системах при внесении N60P45K90 сформировались низовозлаковые травостои, которые целесообразно использовать для выпаса мелкого рогатого скота (овец, коз) или молодняка крупного рогатого скота. Полезной эколого-земледельческой ценностью этого типа травостоя является устойчивость травянистой растительности к внедрению малоценной древесно-кустарниковой растительности. При потребности создания сеяных сенокосов такие площади могут залужаться, минуя предварительные культуртехнические мероприятия (расчистку их от древостоя).

В настоящее время сдерживающими причинами применения подобных новых разработок в производственных условиях является недостаточная обеспеченность семенами районированных сортов многолетних бобовых трав, а также соответствующими препаратами клубеньковых бактерий. Это потребует не только восстановления системы семеноводства районированных сортов многолетних трав, агрохимической службы в стране, но и создания новой структуры для обеспечения комплементарными микробиологическими препаратами клубеньковых бактерий в соответствии с районированными видами и сортами бобовых трав в каждом регионе. Кроме того, для определения выбора первоочередных объектов с учётом местоположения и экологической характеристики улучшаемой площади, а также с целью применения ресурсосберегающих технологий при улучшении природных сенокосов следует восстановить службу землеустройства для современной оценки качества земельных ресурсов и мониторинга изменений не только на пахотных земелях (в том числе выбывшей из оборота пашни – вынужденной залежи), но и на природных кормовых угодьях.

Литература

Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации (Указ Президента Российской Федерации от 21 января 2020 г. № 20) [Электронный ресурс] // КонсультантПлюс : справочные правовые системы : Законодательство. — URL: http: //www.consultant.ru.

  1. Жезмер Н. В. Урожайность и видовой состав раннеспелых злаковых укосных агроценозов при долголетнем использовании / Н. В. Жезмер // Многофункциональное адаптивное кормопроизводство: сборник научных трудов. Вып. 22 (70). ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса». — М., 2020. — С.47–52.
  2. Методическое руководство по организации кормопроизводства в специализированных животноводческих хозяйствах по производству молока и мяса в Нечернозёмной зоне России / В. М. Косолапов, А. С. Шпаков, Н. А. Ларетин и др. — М.: Типография Россельхозакадемии, 2014. — 57 с.
  3. Методика эффективного освоения разновозрастных залежей на основе многовариантных технологий под пастбища и сенокосы и очерёдности возврата их в пашню в Нечернозёмной зоне РФ / А. А. Кутузова, К. Н. Привалова, Д. М. Тебердиев, Н. А. Семёнов и др. — М.: ООО «Угрешская типография», 2017. — 64 с.
  4. Кутузова А. А. Рекомендации по известкованию кислых почв на сенокосах и пастбищах / А. А. Кутузова, В. П. Мельник, В. П. Гипишкис. — М.: Типография ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса, 1977. — 30 с.
  5. Кутузова А. А. Современное луговодство в европейских странах / А. А. Кутузова, Г. В. Благовещенский, М. В. Благоразумова // АгроЭкоИнфор. — 2009. — № 1 (4). — С.7.
  6. Ускоренное освоение залежных земель под пастбища и сенокосы на основе многовариантных технологий по зонам России: практическое руководство / А. А. Кутузова, В. М. Косолапов, Д. М. Тебердиев и др. — М.: ФГБОУ ДПО ФЦСК АПК, 2010. — 48 с.
  7. Экономическая эффективность систем и усовершенствованных технологий производства объёмистых кормов на сенокосах / А. А. Кутузова, Д. М. Тебердиев, А. В. Родионова, Н. В. Жезмер, Е. Е. Проворная, С. А. Запивалов // Достижения науки и техники АПК. — 2019. — Т. 33. — № 6. — С.44–50.
  8. Экономическая эффективность усовершенствованных технологий создания и использования сеяных сенокосов / А. А. Кутузова, Д. М. Тебердиев, А. В. Родионова, Н. В. Жезмер, Е. Е. Проворная, С. А. Запивалов // Кормопроизводство. — 2020. — № 3. — С.3–8.
  9. Методическое пособие по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства / Б. П. Михайличенко, А. А. Кутузова, Ю. А. Новосёлов и др. — М., 1995. — 174 с.
  10. Михайличенко Б. П. Методическое пособие по агроэнергетической оценке технологий и систем ведения кормопроизводства / Б. П. Михайличенко, А. С. Шпаков, А. А. Кутузова. — М.: Типография Россельхозакадемии, 2000. — 52 с.
  11. Тебердиев Д. М. Состав долголетних травостоев при применении технологических систем ведения сенокосов / Д. М. Тебердиев, А. В. Родионова, С. А. Запивалов // Многофункциональное адаптивное кормопроизводство: сборник научных трудов. Вып. 22 (70). ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса». — М., 2020. — С.40–46.
  12. Долгосрочная аграрная политика России: вызовы и стратегические приоритеты / И. Г. Ушачёв, А. Ф. Серков, B. C. Чекалин, М. В. Харина // АПК: экономика, управление. — 2021. — № 1. — С.3–17.

Фицев А. И. Рекомендации по организации полноценного кормления коров с удоем 5–7 тыс. кг молока в год / А. И. Фицев, А. П. Гаганов, В. М. Косолапов. — Киров, 2004. — 72 с.

Energy efficiency of improved technologies and modern systems of bulk feed production of high quality on haylands of the Non-Chenrozem region

Kutuzova A. A., Dr. Agr. Sc.

Teberdiev D. M., Dr. Agr. Sc.

Kosolapov V. M., Dr. Agr. Sc., member of the Russian Academy of Science

Trofimova L. S., PhD Agr. Sc.

Rodionova A. V., PhD Agr. Sc.

Zhezmer N. V., PhD Agr. Sc.

Provornaya E. E., PhD Agr. Sc.

Zapivalov S. A.

Federal Williams Research Center of Fodder Production and Agroecology

141055, Russia, the Moscow region, Lobnya, Science Town, 1

E-mail: vik_lugovod@bk.ru

The research took place at the Federal Williams Research Center of Fodder Production and Agroecology and consisted of three long-term field trials. The trial 1 was aimed at studying the multi-cut use of short- and mid-season gramineous for 28 years (1993–2020). The trial 2 tested alfalfa-gramineous swards for late cutting for 7 years (2013–2020). The trial 3 compared four technological systems of sward development and cultivation for the last 28 years (1993–2020). The aim of this research was to determine the energy efficiency of 15 cultivation technologies for optimization of gramineous and legume-gramineous swards as well as six systems of long-term hayfield cultivation to obtain high-quality hay and haylage. New method evaluating anthropogenic costs proved high economic efficiency of sown swards but also showed the impact of various natural factors. Long-term gramineous swards (28 years of life) provided raw material for bulk feed production (hay and haylage) of the first and second grade. For such swards total anthropogenic costs amounted to 16.3–17.1 GJ ha-1 under two cuts and 23.2–23.6 GJ ha-1 — under three cuts for 28 years. For alfalfa-gramineous swards total anthropogenic costs amounted to 5.2–5.8 GJ ha-1 for 7 years. The costs were paid back by 2.8–3.3 times through the exchange energy yield from short- and mid-season ecosystems with higher proportion of rootstock grasses, from alfalfa-gramineous swards — by 10.6–11.0 times. The great part of exchange energy was provided through renewable natural factors: 67–70% — from gramineous swards and 90% — from the legume-gramineous ones.

Keywords: farm ecosystem, gramineous, legume-gramineous sward, efficient technology, two- three-cut use, bulk feed quality, productivity, exchange energy yield, anthropogenic costs, payback, natural factor.

References

1. Doktrina prodovolstvennoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii (Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federatsii ot 21 yanvarya 2020 g. No. 20) [Elektronnyy resurs] // KonsultantPlyus: spravochnye pravovye sistemy: Zakonodatelstvo. — URL: http: //www.consultant.ru.

2. Zhezmer N. V. Urozhaynost i vidovoy sostav rannespelykh zlakovykh ukosnykh agrotsenozov pri dolgoletnem ispolzovanii / N. V. Zhezmer // Mnogofunktsionalnoe adaptivnoe kormoproizvodstvo: sbornik nauchnykh trudov. Is. 22 (70). FNTs “VIK im. V. R. Williamsa”. — Moscow, 2020. — P.47–52.

3. Metodicheskoe rukovodstvo po organizatsii kormoproizvodstva v spetsializirovannykh zhivotnovodcheskikh khozyaystvakh po proizvodstvu moloka i myasa v Nechernozemnoy zone Rossii / V. M. Kosolapov, A. S. Shpakov, N. A. Laretin et al. — Moscow: Tipografiya Rosselkhozakademii, 2014. — 57 p.

4. Metodika effektivnogo osvoeniya raznovozrastnykh zalezhey na osnove mnogovariantnykh tekhnologiy pod pastbishcha i senokosy i ocherednosti vozvrata ikh v pashnyu v Nechernozemnoy zone RF / A. A. Kutuzova, K. N. Privalova, D. M. Teberdiev, N. A. Semenov et al. — Moscow: OOO “Ugreshskaya tipografiya”, 2017. — 64 p.

5. Kutuzova A. A. Rekomendatsii po izvestkovaniyu kislykh pochv na senokosakh i pastbishchakh / A. A. Kutuzova, V. P. Melnik, V. P. Gipishkis. — Moscow: Tipografiya VNII kormov im. V. R. Williamsa, 1977. — 30 p.

6. Kutuzova A. A. Sovremennoe lugovodstvo v evropeyskikh stranakh / A. A. Kutuzova, G. V. Blagoveshchenskiy, M. V. Blagorazumova // AgroEkoInfor. — 2009. — No. 1 (4). — P.7.

7. Uskorennoe osvoenie zalezhnykh zemel pod pastbishcha i senokosy na osnove mnogovariantnykh tekhnologiy po zonam Rossii: prakticheskoe rukovodstvo / A. A. Kutuzova, V. M. Kosolapov, D. M. Teberdiev et al. — Moscow: FGBOU DPO FTsSK APK, 2010. — 48 p.

8. Ekonomicheskaya effektivnost sistem i usovershenstvovannykh tekhnologiy proizvodstva obemistykh kormov na senokosakh / A. A. Kutuzova, D. M. Teberdiev, A. V. Rodionova, N. V. Zhezmer, E. E. Provornaya, S. A. Zapivalov // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2019. — Vol. 33. — No. 6. — P.44–50.

9. Ekonomicheskaya effektivnost usovershenstvovannykh tekhnologiy sozdaniya i ispolzovaniya seyanykh senokosov / A. A. Kutuzova, D. M. Teberdiev, A. V. Rodionova, N. V. Zhezmer, E. E. Provornaya, S. A. Zapivalov // Kormoproizvodstvo. — 2020. — No. 3. — P.3–8.

10. Metodicheskoe posobie po agroenergeticheskoy i ekonomicheskoy otsenke tekhnologiy i sistem kormoproizvodstva / B. P. Mikhaylichenko, A. A. Kutuzova, Yu. A. Novoselov et al. — Moscow, 1995. — 174 p.

11. Mikhaylichenko B. P. Metodicheskoe posobie po agroenergeticheskoy otsenke tekhnologiy i sistem vedeniya kormoproizvodstva / B. P. Mikhaylichenko, A. S. Shpakov, A. A. Kutuzova. — Moscow: Tipografiya Rosselkhozakademii, 2000. — 52 p.

12. Teberdiev D. M. Sostav dolgoletnikh travostoev pri primenenii tekhnologicheskikh sistem vedeniya senokosov / D. M. Teberdiev, A. V. Rodionova, S. A. Zapivalov // Mnogofunktsionalnoe adaptivnoe kormoproizvodstvo: sbornik nauchnykh trudov. Is. 22 (70). FNTs “VIK im. V.R. Williamsa”. — Moscow, 2020. — P.40–46.

13. Dolgosrochnaya agrarnaya politika Rossii: vyzovy i strategicheskie prioritety / I. G. Ushachev, A. F. Serkov, B. C. Chekalin, M. V. Kharina // APK: ekonomika, upravlenie. — 2021. — No. 1. — P.3–17.

14. Fitsev A. I. Rekomendatsii po organizatsii polnotsennogo kormleniya korov s udoem 5–7 tys. kg moloka v god / A. I. Fitsev, A. P. Gaganov, V. M. Kosolapov. — Kirov, 2004. — 72 p.

Обсуждение закрыто.