Актуальность проблемы. Развитие сельского хозяйства в России немыслимо без роста производства продукции животноводства, а следовательно, и без кормопроизводства, которое играет огромную средообразующую роль в агроландшафтах и земледелии (Парахин Н.В. 1997; Кирюшин В.И. 2001; Тюльдюков В.А., Кобозев И.В. 2003, 2004; Шпаков А.С. с соавт. 2002, 2004).

Значительные территории в нашей стране заняты травянистыми экосистемами. Они представляют собой важнейшие кормовые угодья, значимость которых в общем кормовом балансе и стабилизации окружающей среды оценивается высоко. Важно найти способы усиления этих функций травяных сообществ.

В настоящее время из 88,5 млн. га природных кормовых угодий России пригодно для укосного и пастбищного использования только около половины всей площади. Остальные угодья находятся в неудовлетворительном культурно-техническом и мелиоративном состоянии.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлась разработка методологии, а также экологически безопасных, энергетически и экономически эффективных технологий стабилизации и интенсификации кормопроизводства, агроэкосистем, в том числе кормовых угодий.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- проанализировать действие закона А.Л. Чижевского о количественной компенсации в биосферных функциях с целью разработки методологии стабилизации и экологизации производства кормов;

- исследовать значение принципа топологического, биологического и технологического многообразия в агроэкосистемах в обеспечении стабильности их функционирования и предложить методику оценки устойчивости сельскохозяйственных культур к бессменному возделыванию;

- обосновать основные пути одновременного осуществления стабилизации, интенсификации и экологизации кормопроизводства и повышения его энергетической и экономической эффективности;

- изучить эффективность приёмов повышения продуктивности и рационального использования многолетних травостоев (в севообороте и вне севооборота) с целью усиления и стабилизации продукционного процесса в агроэкосистемах с учётом сложного строения ландшафтов;

- оптимизировать подбор клеверо-злаковых и злаковых травостоев с целью улучшения качества продукции, увеличения и стабилизации производства кормов пригодных для залужения склонов с учетом их экспозиции;

- изучить способы продления продуктивного долголетия травостоев и улучшения качеств кормов как на основе использования минеральных удобрений, так и за счёт усиления биологической азотфиксации путём обогащения фитоценозов бобовыми травами;

- исследовать приёмы уменьшения потерь при заготовке и хранении сена;

- определить эффективность орошения, известкования, удобрения многолетних травостоев и других кормовых культур;

- определить влияние интенсивности пастбищного использования на состояние естественных кормовых угодий в зависимости от их продуктивности, разработать методику его оптимизации;

- изучить влияние применение разных форм удобрений, известкования, подсева трав, коренного и поверхностного улучшения луга на агрохимические свойства почвы и баланс энергии, азота, фосфора и калия в системе "антропогенный фактор-почва-урожай";

- определить экономическую и энергетическую эффективность производства кормов и факторов его интенсификации.

Научная новизна и теоретическая значимость исследований заключается в том, что было изучено действие закона А.Л.Чижевского о квантитативной компенсации в биосферных функциях применительно к агроэкосистемам. При этом показано, что основой стабилизации производства кормов является обеспечение сложной структуры и мозаичности агроэкосистемы, использование неодинаковой реакции на ритмы абиотической среды разных видов растений и фитоценозов, расположенных на разных элементах рельефа, а также освоение севооборотов с культурами, обеспечивающими относительную замкнутость биогеохимических циклов. Разработаны основные принципы достижения биологического и технологического многообразия агроэкосистем с целью обеспечения их стабильного функционирования.

Выявлено, что для экологизации и стабилизации сельскохозяйственного производства следует, во-первых, снизить уровень колебаний факторов абиотической среды; во-вторых, повысить адаптивный потенциал агроэкосистем; в-третьих, интенсифицировать продукционный процесс, т.е. обеспечить рост средней величины продуктивности агроэкосистем; в-четвёртых, увеличить длительность их функционирования или ускорить производственные циклы. Всё названное может реально достигаться благодаря росту наукоёмкости технологий.

Определено, что стабильность урожайности растений и севооборотов, а также производства продукции резко снижается при ухудшении экономической ситуации, особенно у культур интенсивного типа, при этом уменьшается биологическое и технологическое многообразие в агроэкосистемах. Уточнены уравнения, описывающие пути уменьшения экологических последствий деятельности консументов в агроэкосистемах и повышения стабильности и величины экономической и энергетической эффективности продукционного процесса в них.

Исследовано влияние различных факторов на эффективность инвазии подсеваемых видов в разные травостои, на формирование симбиотического аппарата бобовых и симбиотическую азотфиксацию.

Предложена методика оценки экологически безопасного уровня нагрузки животных на пастбища по соотношению съедобной массы к продуктивности поедаемых видов в фитоценозе.

Изучено влияние подсева клевера лугового и люцерны изменчивой, различных минеральных удобрений, поверхностного и коренного улучшения травостоев и орошения на качество корма, агрохимические свойства почвы и баланс минеральных питательных веществ и энергии в системе "антропогенный фактор - почва - растения - урожай", а также на загрязненность вертикального водного стока.

Основные положения, выносимые на защиту:

- использование закона А.Л.Чижевского о количественной компенсации в биосферных функциях позволяет стабилизировать производство кормов в крупных и фермерских хозяйствах,

- биологическое, технологическое многообразие, севообороты, использование разных элементов ландшафта и подбор, адаптированных к ним травостоев и культур позволяет стабилизировать продукционный процесс в агроэкосистемах, в частности производство кормов;

- продуктивное долголетие многолетних травостоев можно продлить на основе усиления биологической азотфиксации путём подсева клевера лугового и люцерны изменчивой, улучшением фосфорно-калийного питания, известкованием и омоложением травостоев;

- экономическая ситуация определяет стабильность сельскохозяйственного производства, его экономическую эффективность, а также востребованность приёмов его интенсификации, экологизации и стабилизации;

- экологизация, стабилизация и интенсификация продукционного процесса в агроэкосистемах определяются его энергетической эффективностью и достигаются благодаря росту наукоемкости производства, когда в совокупных затратах возрастает доля расходов на развитие науки и техники;

- антропогенные воздействия в виде подсева трав, коренного и поверхностного улучшения травостоев, орошения, удобрения, известкования, обработки почвы, интенсивность пастьбы влияют не только на продуктивность, состав фитоценоза, качество продукции, энергетическую и экономическую эффективность производства кормов, но и на агрохимические свойства, микробиологическую активность почвы, баланс питательных веществ и энергии в системе "антропогенный фактор - почва - фитоценоз - урожай", а также на качества фильтрационной воды (вертикальный сток);

- уменьшить экологические последствия в пастбищных экосистемах и предотвратить их деградацию можно путём увеличения и стабилизации их продуктивности при соответствующей оптимизации пастбищной нагрузки и коэффициента использования корма;

- оптимизация сроков, совершенствование технологий заготовки и хранения сена позволяют снизить потери питательных веществ и улучшить его качество и тем самым повысить эффективность орошения и удобрения;

- повышение экономической эффективности кормопроизводства и приёмов его интенсификации достигается через снижение диспаритета цен и повышение энергетической эффективности производства на основе роста наукоёмкости технологий.

Практическая значимость исследования. Установлены зависимости урожайности, ботанического состава травостоя, качества продукции, баланса энергии и минеральных питательных веществ в агроэкосистемах, плодородия почвы от орошения, удобрений, известкования, поверхностного и коренного улучшения луга, подсева клеверов, выпаса овец.

Были разработаны севообороты с высокой товарностью растениеводства и продуктивностью 3400-4400 кормовых единиц с 1 га. Определено, что наибольшую продуктивность (32-42 ГДж/га обменной энергии, 650-700 кг/га сырого протеина) обеспечивает набор травосмесей, состоящий из раннеспелого (клевер луговой двуукосный + ежа сборная) и позднеспелого (клевер одноукосный + тимофеевка луговая) травостоев. При этом на верхнем плато рекомендуется возделывать две травосмеси, на южном склоне - раннеспелый, а на северном и нижнем плато - позднеспелый травостой. Установлено, что варьирование продуктивности по годам всего сложного агроландшафта в 1,32 раза меньше, чем в среднем у отдельных из его элементов. В условиях диспаритета цен в пользу промышленных товаров продуктивное долголетие травостоев можно продлить без внесения азотных удобрений с помощью подсева клевера лугового и люцерны изменчивой, производимого во влажный год после первого укоса, особенно на фоне весеннего внесения фосфорно-калийных удобрений.

На основе полученных математических моделей можно прогнозировать экономическую эффективность удобрений, орошения, подсева и выпаса скота, с учётом экологических последствий.

Даны рекомендации по уменьшению потерь при заготовке и хранению сена и оптимизации использования пастбищ в зависимости от их продуктивности и рассчитана эффективность разных оросительных систем.

Результаты исследований подтверждены опытом кормопроизводства ГПЗ "Заря Подмосковья", в Крестьянском хозяйстве Темирсултанова и других хозяйствах Московской, Ярославской и Орловской областей.

Реализация результатов исследований. Научные разработки внедрены автором в хозяйствах Московской, Ярославской, Орловской областях.

Результаты исследований вошли в рекомендации:

- методические рекомендации для создания кормовой базы (на примере ГПЗ «Заря Подмосковья» Московской области, учхоза МСХА «Дружба» и фермерских хозяйств Переславского района Ярославской области). Переяславль-Залесский, 1995;

- оптимизация набора травосмесей с целью обеспечения стабильного производства кормов. М., Доклады МСХА, 1996;

- эффективность разных способов повышения старовозрастных травостоев. Материалы конференции «Биологизация и экологизация земледелия». Орел, ОГАУ, 1999;

- использованы при написании 10 методических рекомендаций, 4 монографий и 4 учебных пособий для студентов ВУЗов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных, научно-практических конференциях и совещаниях, включая:

- научные конференции МСХА (1990-2007 гг.); республиканские семинары (1995-2008 гг.), объединённое научно-техническое совещание учёных и специалистов МСХА, ГПЗ "Заря Подмосковья" и учхоза МСХА "Дружба" - Москва, 1996; Международная конференция "Биологизация и экологизация земледелия", Орёл, 1999; Всероссийские конференции "Экологические аспекты по возделыванию с.-х. культур в фермерских хозяйствах", Переяславль-Залесский, 1995, 1998; научные конференции МГПУ, 1996 - 2008 гг.;

- Международная научно-практическая конференция «Проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности», Москва, 1995-2008гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 72 работы (79,2 усл. п. л.), в т.ч. 4 монографии, 4 учебных пособия, 15 статей в журналах из списка ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, десяти глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 304 страницах, содержит 84 таблицы, 6 рисунков, 7 глав и 17 приложений. Список использованной литературы представлен 308 наименованиями отечественных и зарубежных авторов.

В основу диссертации положены данные экспериментальных исследований, полученных автором самостоятельно и в совместных исследованиях с д.с.-х.н. В.А.Тюльдюковым, д.с.-х.н. Н.В.Парахиным, к.с.-х.н. Г.С.Маркиным, д.с.-х.н. И. В. Кобозевым, к.с.-х.н. Н.Л.Латифовым, д. мед.н. В. М. Волковым.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ОНИЛ технологии и механизации орошения кафедры луговодства МСХА за оказанную техническую помощь в проведении исследований. 75% объёма работы по сбору и обобщению результатов исследований выполнено автором.

2. Содержание работы

В главе 1 - “Пути стабилизации и экологизации повышения продуктивности агороэкосистем (обзор литературы)” изложены основные положения интенсификации кормопроизводства на основе концепции предотвращения критических ситуаций в агроэкосистемах, учения В.И.Вернадского и его последователей о биосфере и ноогенезе. Дан анализ состояния изученности проблемы экологически безопасной и стабильной интенсификации сельского хозяйства, кормопроизводства в частности.

В главе 2 - "Цель, задачи, методика и условия проведения исследований" указывается, что в основу диссертации положен анализ развития кормопроизводства в Орловской области, в ГПЗ "3аря Подмосковья" Московской области, АО им. Ленина, учхоз «Дружба», Переславского р-на Ярославской области и в других предприятиях за 1981-2007 гг. Основная часть полевых опытов проведена на землях учхоза "Дружба" и крестьянском хозяйстве “Фролова” и “Эльха” Переславского района Ярославской области. Проведены в течение 15 лет опыты по определению эффективности продления продуктивного долголетия разных сеяных бобово-злаковых травостоев на основе подсева бобовых, злаковых трав и внесения удобрений, по оптимизации набора травосмесей с учётом адаптации их к элементам агроландшафта. Проведён 12-летний опыт по поверхностному улучшению естественного травостоя и рациональному пастбищному их использованию. Поставлен 7-летний опыт по влиянию коренного улучшения естественного луга, внесения на нём фосфорно-калийных и разных форм азотных удобрений, извести. Кроме того, в 1996-2008 гг. осуществлено изучение разработанного 6-польного севооборота, как в полевом опыте, так и в крестьянском хозяйстве. Помимо этих опытов были проведены исследования динамики продуктивности, естественных и сеяных травостоев в зависимости от расположения их на рельефе, подсева бобовых, поставлены 3-4-летние опыты по повышению эффективности подсева бобовых трав в старовозрастные травостои, по орошению, удобрению культурных пастбищ, кукурузы и кормовой свёклы. Часть схем основных производственных и полевых опытов представлено в соответствующих таблицах и раскрывается по тексту реферата. При выборе схемы опытов руководствовались рекомендациями И.С.Шатилова, ВНИИ кормов и кафедры луговодства МСХА.

Исследования проведены по общепринятым методикам, утвержденным ВИУА, ЦИНАО, ВНИИ кормов, ВИЖ. Данные по продуктивности травостоев обработаны методом дисперсионного анализа. В исследованиях применены методы системного анализа с использованием математического алгоритмирования (Кобозев И.В. 1995). Основные опыты проведены на серых лесных оподзоленных среднесуглинистых почвах.

Содержание гумуса (по Тюрину) в слое 0-20 см - 1,8-2,6%, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 120-145 мг Р₂О₅ на 1 кг почвы, обменного калия (по Масловой) - 122-177 мг К₂О на 1 кг почвы, рН - 5,8-6,3. Сумма поглощённых оснований - 12,5-13,4 мг/экв. на 100 г почвы, ёмкость поглощения - 14,8-15,1, степень насыщенности основаниями - 84-89 %.

Вегетационный период 1990 г. был влажным и прохладным, с пониженной солнечной активностью. Вегетационный период 1991 г. можно отнести к среднему, с повышенной температурой и относительно хорошей влагообеспеченностью, особенно в июне-августе 1992, 1995 и 1999 гг. характеризовались острой засушливостью, осадков выпадало на 45-57% меньше нормы, средняя температура воздуха в 1,15 раза была больше, чем по средним многолетним данным. Эти годы отмечались повышенной солнечной активностью. Вегетационный период 1993 и 2000 гг. был яркой противоположностью 1992 и 1995 гг., а в 1994 и 1997 гг. был близок к среднемноголетним данным.

В главе 3 - "Пути стабилизации развития кормопроизводства и функционирования агроэкосистем" дан подробный анализ действия закона в агроэкосистемах разного уровня (от опытного участка до области) А.Л.Чижевского о количественной компенсации.

На основе этого закона кафедрой луговодства предложена формула (1) определения коэффициента варьирования К_в урожайности фитоценозов и севооборотов во времени. Используя эту формулу, нами произведена оценка стабильности продукционного процесса в агроэкосистемах (отдельная культура, севооборот, травостой, набор травосмесей, агроландшафт, хозяйство, область).

, (1)

где - средняя продуктивность за t лет; У(t) - урожайность в каждом году; Q(t) - отрицательное отклонение урожайности за t лет, P(t) - положительное отклонение урожайности в каждом конкретном году от средней урожайности.

Повышение адаптивного потенциала агроэкосистемы на уровне хозяйства, области, региона достигается увеличением биологического и технологического разнообразия в ней. За счёт подбора культур в севообороте и набора технологий производства кормов резко уменьшается коэффициент варьирования по сравнению со среднеарифметическим коэффициентом варьирования в среднем по культуре (таблица 1 и 2).

При этом роль севооборота в стабилизации продукционного процесса без орошения выше, чем при орошении и удобрении, т.е. при экстенсивном ведении хозяйства необходимость его многоотраслевой структуры и севооборотов увеличивается. Однако, как свидетельствуют результаты исследований, при ухудшении экономической ситуации хозяйства постепенно переходят на монокультуру, поскольку происходит снижение величины и стабильности урожаев, хотя и высокопродуктивных, но энергоёмких культур (кукуруза, корнеплоды). При этом происходит отказ от производства ряда видов продукции (травяная мука, корнеплоды, кукурузный силос, сено искусственной досушки и др.). В результате происходит дестабилизация всего производства (таблица 2). Это подтвердил и анализ развития кормопроизводства и растениеводства Орловской области за 1981-1998 гг.

Таблица 1. - Средняя урожайность сельскохозяйственных культур и показатели производственной деятельности, а также коэффициент их варьирования по годам в ГПЗ "Заря Подмосковья" в зависимости от экономической ситуации

Примечание: Урожайность (У, в т/га в корм. ед), коэффициент варьирования (Кв, %).

Вне севооборота урожайность каждой культуры и энергетическая эффективность её возделывания уменьшается. В результате колебания коэффициента энергетической эффективности возделывания каждой культуры увеличиваются, т.е. производственные процессы становятся менее стабильными, а экологические последствия более навязчивыми, что и является причиной деградации агроэкосистем при монокультуре (таблица 3). Это особенно заметно на зерновых и кукурузе.

Таблица 2. - Объём производства кормов и его коэффициент варьирования в ГПЗ "Заря Подмосковья" в разные периоды

Примечание: Производство кормов (ВП, т корм. ед.), коэффициент варьирования (К_в, %).

На основе этого нами разработан и экспериментально обоснован и освоен на практике севооборот для растениеводческого фермерского хозяйства со следующим чередованием культур: озимая пшеница с подсевом весной травосмеси клевер + тимофеевка - травы 1-го пользования на зеленую массу; травы 2-го года пользования на сено, картофель поздний - картофель среднеспелый (30 т/га навоза) - картофель ранний. В первую ротацию сбор кормовых единиц в производственных условиях составил 3,4 т/га, а в полевом опыте - 4,1 т/га. В этом севообороте учтены биологические особенности всех культур, возможности азотфиксации, зелёного удобрения, очистки полей от болезней и стабилизация продуктивности за счёт многолетнего травостоя с преобладанием в 1-й год клевера. Исследования показали, что в хозяйствах очень важно иметь травостои разных сроков созревания (таблица 4).

В результате этого коэффициент варьирования продуктивности всего сложного ландшафта в 1,32 раза меньше, чем в среднем у отдельного из его элементов (таблица 5).

Таким образом, в условиях кризиса и дефицита средств интенсификации продукционного процесса для его стабилизации необходимо использовать все пути достижения мозаичной структуры агроэкосистем, не разрушая их на обособленные фитоценозы и разрозненные хозяйства. Особая роль при этом отводится многолетним травостоям, особенно бобовым и бобово-злаковым.

Таблица 3. - Коэффициент варьирования коэффициента энергетической эффективности) производства кормов при возделывании культур в севообороте и бессменных посевах

Примечание: Исходные данные получены совместно с И.B.Koбозевым, Г.С.Маркиным и Н.В.Парахиным. Е_ф - прибавка энергии в урожае; Е_т - затраты энергии. Коэффициент варьирования (Кв, %), коэффициент энергетической эффективности ( = Е_ф: Е_т), (графа 1 - в 1-й ротации; 2 - во второй; полевой стационарный опыт в среднем за 1996-2008 гг. ГПЗ "Заря Подмосковья").

На основе анализа производственной деятельности хозяйств и результатов полевых опытов выявлено, что орошение, внесение удобрений, улучшение технической оснащённости хозяйств и другие факторы интенсификации продукционного процесса в агроэкосистемах обеспечивают одновременно его стабилизацию.

Таблица 4. - Продуктивность травостоев вне севооборота и коэффициент её варьирования

Примечание: Коэффициент варьирования (Кв, %) в среднем за 14 лет (1995-2007гг.)

Таблица 5. - Урожайность сухого вещества естественного травостоя и коэффициент её варьирования в зависимости от расположения на рельефе в среднем за 5 лет (2003-2007гг.)

Примечание: Урожайность сухого вещества (У, т/га), коэффициент варьирования (Кв, %)

В главе 4 - "Подбор клеверо-злаковых травосмесей с целью увеличения и стабилизации производства кормов" - приведены результаты исследований по формированию бобово-злаковых травостоев разных сроков созревания на принципах фитоценотической комплементарности их компонентов и обеспечения наилучшего развития симбиотического аппарата клевера лугового в травосмесях.

Исследования показали, что наибольшую урожайность сухого вещества (3,47 т/га) и высокую её стабильность (К_в=10%) обеспечивает набор клеверо-злаковых травосмесей разного возраста, состоящий из двух травостоев: клевер луговой одноукосный 1 + тимофеевка луговая и клевер двуукосный 2 + ежа сборная (таблица 5).

При этом ранняя травосмесь (клевер двуукосный в смеси с ежой сборной) благодаря раннему отрастанию и лучшему использованию запасов почвенной влаги, накопленной в осенне-весенний период, в острозасушливые годы обеспечивала сбор сухого вещества на 75-82% больший, чем позднеспелая клеверо-тимофеечная смесь. Наименьшее содержание клетчатки, самую высокую белковость и энергетическую ценность имело сухое вещество травосмеси клевер двуукосный + тимофеевка луговая, затем клевер одноукосный + тимофеевка и клевер двуукосный + ежа сборная (таблица 6).

Таблица 6. - Содержание и сбор сырого протеина и обменной энергии в сухом веществе разных травосмесей

Примечание: Содержание сырого протеина над чертой (сП, %), сбор сырого протеина под чертой (сП, кг/га), обменной энергии над чертой по содержанию сырого протеина (ОЭ, МДж/кг), по сбору сырого протеина обменная энергия под чертой (ОЭ, ГДж/га).

Максимальную величину и стабильность сбора сырого протеина обеспечивает возделывание сразу двух травосмесей: раннеспелой - клевер двуукосный + ежа сборная и позднеспелой - клевер одноукосный + тимофеевка луговая (таблица 6). Наиболее оптимальные отношения между бобовым и злаковым компонентом складываются в клеверо-тимофеечных смесях; в смеси с ежой лучше высевать клевер двуукосный, а не одноукосный. Ежа сборная быстрее тимофеевки вытесняет из травостоев клевер, особенно позднеспелый одноукосный.

В клеверо-ежовых смесях отмечается худшее формирование симбиотического аппарата клевера, чем в клеверо-тимофеечных (таблица 7).

Исследования показали, что для стабилизации и усиления продукционного процесса в агроэкосистемах состав травостоев должен быть адаптирован к рельефу, с учётом эллипсоидного и сегментарного его строения.

Таблица 7. - Формирование симбиотического аппарата клеверов в разных травосмесях

Примечание: В среднем за 2 укоса; N - число активных клубеньков, млн./га, M - их масса, кг/га; m - масса 1000 шт., г).

При этом верхнее плато засеивали двумя указанными смесями (ранней и позднеспелой); южный склон - клевером двуукосным в смеси с ежой сборной; северный склон и нижнее плато - клевером луговым одноукосным с тимофеевкой луговой. В этом случае средний урожай по такой мозаичной агроэкосистеме составляет 4,14 т/га сухого вещества, при коэффициенте её варьирования по годам 15,1%. Наибольшую урожайность и самую её высокую стабильность обеспечивают угодья, расположенные в основании склонов на нижнем плато.

В главе 5 - "Способы продления продуктивного долголетия многолетних травостоев" сравниваются различные технологии повышения продуктивности бобово-злаковых травосмесей после выпадения из них бобового компонента.

Исследования показали, что подсев клевера в травостои лучше всего проводить после 1-го раннего укоса во влажные годы. Наиболее гарантированный эффект от этого мероприятия получается при осуществлении полива после подсева, в таком случае содержание клевера можно увеличить на 30-50%, а урожайность - на 0,37-1,39 т/га сухого вещества. Подсев клевера в травосмеси, осуществленный на 3-й год их использования после 1-го укоса во влажном 1993 г., существенно повышал его содержание в травосмесях, особенно на фоне внесения фосфорно-калийных удобрений. Подсев клевера в клеверо-тимофеечную смесь удавался лучше, чем в клеверо-ежовую. Фосфорно-калийные удобрения способствовали сохранению бобовых в травостоях, а азотные - их вытеснению, последнее особенно ярко выражено в травосмесях с ежой сборной.

Подсев клевера лугового и внесение РК, особенно при их совместном применении, способствовали развитию более мощного и активного симбиотического аппарата бобовых в травостоях, который имел её участие в клеверо-тимофеечной смеси, чем в клеверо-ежовой. По сравнению с фосфорно-калийным фоном внесение азотных удобрений, усиливая рост злаков, ухудшало формирование клубеньков на корнях клевера лугового, особенно в смеси с ежой сборной (таблица 8).

Таблица 8. - Влияние удобрений и подсева клевера на количество активных клубеньков

Примечание: Количество (N, млн. шт./га), общую массу (М, кг/га), размер (m, г/1000 шт.).

Концентрация сырого протеина и обменной энергии в сухом веществе травостоев увеличивалась при подсеве клевера и внесении фосфорно-калийных удобрений, но наиболее мощным фактором повышения этих показателей является внесение минерального азота (таблица 9). Содержание клетчатки снижалось при повышении концентрации сырого протеина.

Подсев клевера даже без удобрений существенно увеличивал сбор сухого вещества, сырого протеина и обменной энергии, особенно при внесении РК и на клеверо-тимофеечной смеси (таблица 9, 10). Азотные удобрения дали существенную прибавку продуктивности травостоев, особенно травосмеси с ежой сборной. На 1 кг N внесённого на фоне одноразового применения Р₆₀K₉₀ прибавка сухого вещества составила 15-20 кг, сырого протеина - 3,90-5,73 кг, ОЭ - 169-221 МДж. Подсев клевера способствовал продлению продуктивного долголетия травостоев, однако он довольно быстро (через 1-2 года) выпадает из травостоя. Поэтому в 1996 г. решили начать сравнение улучшения травостоев путём подсева клеверо-злаковых травосмесей и травосмесей с включением фитоценотического устойчивого сорта люцерны изменчивой «Вега 87» (схема опыта приведена в таблице 10).

Таблица 9. - Влияние 1-го улучшения травостоев 5-го года пользования на содержание и сбор сырого протеина и обменной энергии в сухом веществе

Примечание: Содержание сырого протеина над чертой (сП, %), сбор сырого протеина под чертой (сП, кг/га), обменной энергии по содержанию над чертой (ОЭ, МДж/кг), по сбору сырого протеина под чертой (ОЭ, ГДж/га). В среднем за 5 лет за 2003-2007гг, над чертой - средневзвешенное содержание, под чертой - сбор с 1 га.

Исследования показали, что наибольший и более длительный эффект получается, если подсевать не клевера, а их смесь с люцерной изменчивой "Вега 87", что особенно сильно проявилось в острозасушливый 1999 г. Этот приём в целом, несмотря на его однократность, оказался более эффективным, чем ежегодное внесение N₆₈. При этом подсев люцерны повышал стабильность урожайности по годам, увеличивая в её формировании долю 2-го укоса. Люцерна в травостоях сохраняется более длительное время, чем клевер луговой. Люцерна засухоустойчивее и в то же время очень хорошо реагирует на улучшение водного режима.

Подсев бобовых трав и внесение фосфорно-калийных удобрений усиливали биологическую азотфиксацию, благодаря чему повышался баланс азота в системе "почва - растение - урожай". Азотные удобрения, увеличивая вынос этого элемента с урожаем, снижали величину биологической азотфиксации. В среднем при подсеве клевера в травостои чистая прибавка связанного биологического азота за год составила 128 кг/га, что на 49 кг больше, чем без подсева, при внесении Р₆₀К₉₀ до и подсеве эта величина поднималась до 154 кг/га N в год. Ежегодный вынос Р₂О₅ травостоем составил 21-31 кг/га, калия 91-132 кг/га. Травостой с ежой сборной потреблял больше указанных элементов и азота, чем клеверо-тимофеечная смесь, особенно при внесении азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных.

В главе 6 - "Разработка экологически безопасных технологий повышения продуктивности и использования кормовых культур" приведены результаты 7-летнего опыта по эффективности применения извести, фосфорно-калийных и разных форм азотных удобрений естественного луга при коренном улучшении, так и без него (таблица 11).

Исследования показали, что коренное улучшение с посевом клеверо-злаковой травосмеси (клевер луговой - 30% + овсяница луговая 20% + тимофеевка луговая 20% + кострец безостый 20% + ежа сборная 10%) приносило ощутимый результат только в первые годы (прибавка 1,5-2,0 т/га сухого вещества и 250-300 кг/га сырого белка), в среднем же за 7 лет после коренного улучшения без использования других факторов интенсификации продукционного процесса сбор сухого вещества увеличивался на 0,86 т/га, а сырого белка - на 124 кг/га.

Внесение удобрений резко увеличивало продуктивность естественного луга, а ещё в большей степени улучшенного сеяного. Известкование и внесение N₉₀P₆₀K₁₂₀ (при использовании аммиачной селитры) увеличивало сбор сухого вещества на естественном луге с 1,94 до 6,10 т/га, а сырого протеина с 249 до 889 кг/га. Однако применение более кислой формы азотных удобрений (сульфат аммония) дало худшие результаты, чем применение аммиачной селитры. Известкование несколько снижает действие физиологической и гидролитической кислотности удобрений, но не в полной мере.

Наибольший эффект по всем показателям получен при применении всех факторов интенсификации. Прибавка сухого вещества от коренного улучшения,

внесения извести и применения N (аммиачной селитры на фоне РК) составила 5,46 т/га сухого вещества, а сырого белка 860 кг/га в среднем за год. При применении же вместо аммиачной селитры сульфата аммония прибавка сухого вещества составила 4,73 т/га, а сырого протеина 746 кг/га.

По исследованиям И.В. Кобозева (1997), Н.Н. Лазарева (2004), кислые формы азотных удобрений (NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄) способствуют усилению конкурентоспособности низкопродуктивных аcцидоустойчивых видов и популяций, характеризующихся пониженной активностью нитратредуктазной системы и приспособленных к произрастанию в условиях накопления в почве недоокисленных веществ и дефицита в ней нитратов (луговика дернистого, белоуса торчащего).

Известкование и коренное улучшение повышало коэффициент использования азотных удобрений. Внесение удобрений, извести и коренное улучшение в определённой степени способствовали увеличению содержания гумуса в почве и её микробиологической активности, однако при применении сульфата аммония эти агроприемы действовали слабее, чем при использовании аммиачной селитры (таблица 11).

В условиях Нечернозёмной зоны орошение должно обязательно сопровождаться внесением удобрений. Наибольшая урожайность отмечена при режиме увлажнении 75-80% НВ с внесением NPK (таблица 12).

Таблица 10. - Динамика урожайности сухого вещества многолетних травостоев в зависимости от способа продления их продуктивного долголетия

Примечание: К_в, % - коэффициент варьирования продуктивности по годам за 9-летний период. Урожайность сухого вещества (т/га).

Таблица 11. - Действие известкования, коренного улучшения и семилетнего применения удобрений на продуктивность травостоя и свойства серой лесной почвы

Подобные документы

• Создание и использование культурного пастбища и укосных травостоев

  Состояние сенокосо-пастбищных угодий хозяйства. Технология улучшения кормовых угодий и заготовки кормов. Уход за многолетними травами. Расчет площади культурного пастбища, нормы внесения удобрений и высева. Рациональное использование укосных травостоев.
  
  курсовая работа [55,0 K], добавлен 04.02.2014
  

• Заготовка витаминного сена

  Заготовка кормов. Потребность животных в витаминах. Заготовка витаминных кормов: витаминного сена, травяной муки, моркови, хвойной муки. Соответствие типа сена и сроков укоса потребностям животного. Снижение потерь при заготовке сена.
  
  курсовая работа [20,3 K], добавлен 20.03.2007
  

• Новые технологии производства сена методом активного вентилирования

  Технология заготовки сена с применением активного вентилирования. Оборудование для заготовки, оценка качества сена и потерь при его производстве. Производство кормов при сушке растительной массы нагретым воздухом. Перспективы заготовки и хранения кормов.
  
  реферат [656,4 K], добавлен 20.05.2010
  

• Виды сена для каждого животного

  Различные кормовые достоинства сена в зависимости от вида трав и условий заготовки. Естественная сушка сена на солнце. Государственные стандарты на посевные травы и травы естественных кормовых угодий. Ядовитые и вредные растения, встречающиеся в сене.
  
  реферат [31,7 K], добавлен 27.12.2015
  

• Безопасное применение в животноводстве минеральных солей, премиксов и белково-витаминно-минеральных добавок

  Рекомендации по производству и использованию кормов и кормовых добавок, влияние белково-витаминного премикса на качество коровьего молока. Токсичность кормов и кормовых добавок, премиксы, минеральные корма, волгоградский бишофит, балансирующие корма.
  
  реферат [43,6 K], добавлен 20.05.2010
  

• Инвентаризация естественных кормовых угодий

  Анализ почвенно-климатических и природных условий естественных кормовых угодий сельскохозяйственного района. Оценка степени увлажнения, состояния растительности и продуктивности пастбищ. Разработка агрокомплексов по созданию сеяных пастбищ и сенокосов.
  
  курсовая работа [77,8 K], добавлен 23.08.2016
  

• Рекомендации по применению оперативного инструментального контроля при заготовке и хранении сочных кормов

  Производство консервированных кормов как главнейшее звено в системе мер по созданию прочной кормовой базы скотоводства. Жизненный цикл консервированного сочного корма растительного происхождения. Проблемы использования инструментального контроля.
  
  статья [33,9 K], добавлен 18.02.2015
  

• Характеристики типов постоянных кормовых угодий

  Изучение показателей сельскохозяйственных полезных земель, кормовых угодий в разных климатических зонах, сенокосов с пастьбой скота и уборкой трав на зеленую массу. Исследование средних годовых урожаев на злаковых пустошах, солончаковых и осоковых лугах.
  
  реферат [14,3 K], добавлен 12.07.2011
  

• Формирование вегетативной массы растений яровой пшеницы в зависимости от минеральных удобрений в течение вегетации

  Яровая пшеница, ее распространение, биологические особенности. Условия минерального питания и влияние удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы. Использование азотных удобрений, повышение их эффективности. Техника внесения минеральных удобрений.
  
  дипломная работа [850,7 K], добавлен 10.06.2013
  

• Влияние минеральных удобрений на урожай семенного картофеля в сухостепной зоне Бурятии

  Ознакомление с почвенно-климатическими условиями южной сухостепенной зоны: изучение рельефа, растительности, почвы. Рассмотрение технологии возделывания семенного картофеля в Бурятии и определение степени влияния минеральных удобрений на его качество.
  
  дипломная работа [95,6 K], добавлен 14.04.2010
  

• Роль биологического азота в азотном балансе почв

  Сущность биологической азотфиксации, методы ее исследования, принципы управления и пути повышения эффективности. Значение клубеньковых бактерий в агротехнике бобовых культур. Роль биологического и технического азота в земледелии России и других стран.
  
  курсовая работа [524,8 K], добавлен 13.05.2010
  

• Применение минеральных удобрений в севообороте

  Применение органических и минеральных удобрений в Дуванском районе Республики Башкортостан, методы расчета дозы внесения минеральных удобрений, планирование урожая культур. Многолетний план применения удобрений в севообороте с учетом плодородия почвы.
  
  курсовая работа [96,7 K], добавлен 15.07.2009
  

• Особенности минерального питания и удобрения гороха посевного в условиях Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистых почвах

  История культуры. Районы возделывания и урожайность. Биологические особенности культуры. Требования культуры к элементам питания. Влияние удобрений на урожай и его качество. Дозы, сроки и способы внесения удобрений под культуру.
  
  курсовая работа [64,4 K], добавлен 23.12.2006
  

• Повышение плодородия глинистой почвы, применение удобрений в полевом севообороте

  Мероприятия по повышению плодородия почв: известкование, фосфоритование, повышение калийного уровня, внесение органических и минеральных удобрений. Разработка системы применения удобрений в кормовом севообороте, чередование культур в севообороте.
  
  курсовая работа [68,8 K], добавлен 23.12.2010
  

• Оценка кормовых растений лугов и пастбищ, регулирование водного режима

  Заготовка сена. Интенсивная технология возделывания кукурузы на зерно. Кормовая характеристика бобовых на лугах и пастбищах. Технологический процесс заготовки силоса. Коренное улучшение кормовых угодий. Улучшение водного режима на сенокосах и пастбищах.
  
  контрольная работа [61,0 K], добавлен 20.05.2011
  

• Рациональное использование пойменных лугов, внесение минеральных удобрений

  Почвы, условия почвообразования. Характеристика минеральных удобрений. Геология, геоморфология, климат окрестностей реки Сож. Характеристика почвенных и климатических условий. Влияние минеральных удобрений на продуктивность и видовой состав травостоя.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 03.11.2012
  

• Система применения удобрений в хозяйстве АО "Дружба"

  Агрохимическая характеристика почвы, определение продуктивности севооборота. Накопление и использование органических удобрений. Определение потребности культур севооборота в минеральных удобрениях. Агрохимическое обоснование системы удобрений севооборота.
  
  курсовая работа [40,3 K], добавлен 13.12.2014
  

• Разработка проекта системы удобрений для севооборота

  Исследование почвенно-климатических условий хозяйства СПК "Северный". Анализ системы использования минеральных удобрений хозяйства и разработка проекта её модернизации. Составление плана известкования почв и оценка эффективности использования удобрений.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.01.2015
  

• Кормовые севообороты. Применение гербицидов на посевах яровых зерновых культур

  Предшественники полевых культур при проектировании севоооборотов. Пропорции многолетних трав и однолетних культур в кормовых севооборотах. Мероприятия по борьбе с сорными растениями. Обработка почвы под озимую рожь в условиях Нечерноземной зоны РФ.
  
  контрольная работа [34,2 K], добавлен 25.09.2016
  

• Научные основы приготовления высококачественного сена, травяной муки и резки. Рациональное использование соломы

  Заготовка сена с применением вентилирования. Потери питательных веществ. Стандартная влажность сена. Способы хранения сена и их влияние на сохранность питательных веществ. Производство обезвоженных кормов. Химический состав и питательность соломы.
  
  реферат [24,4 K], добавлен 13.12.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам