Введение. Молочное животноводство — наиболее востребованное и прибыльное направление в АПК Верхневолжского региона. В Ивановской области оно является одним из основных отраслей сельского хозяйства. Во многом результативность этой отрасли зависит от существующей кормовой базы. В последние десятилетия недостатка в кормах не наблюдается, что нельзя сказать об их качестве. Острой в кормопроизводстве остается проблема сбалансирования рационов не только по протеину, но и по водорастворимым углеводам. Набор культур для устранения дефицита белка в регионе достаточно обширен — это и разные виды клевера, люцерна изменчивая, зернобобовые и другие культуры из семейства бобовых. Что касается растительных кормов с высоким содержанием углеводов, то их ассортимент невелик. Кроме корнеплодов, выращивание которых очень затратно, повышенное содержание водорастворимых углеводов содержится только в райграсах и фестулолиуме.Чтобы сбалансировать растительные корма по белку и углеводам необходимо выращивать кормовые культуры в смешанных посевах.В мировой практике смешанные посевы многолетних трав известны давно и широко используются в сельском хозяйстве [1; 2; 3] и при правильном подборе компонентов по видовому и сортовому составу, с учетом критериев совместимости, они имеют существенные преимущества перед одновидовыми посевами по урожайности и качеству зеленой массы [4; 5; 6].Главным источником растительного белка являются многолетние бобовые травы, богатые протеином, в сухом веществе которых его содержится от 17 до 22%. Бобовые травы дают полноценный по составу белок, переваримость которого намного выше, чем у белка злаковых трав [7]. Однако бобовые культуры содержат низкое количество водорастворимых углеводов, тогда как значительное количество сахаров содержится в злаковых, а повышенное и высокое — в райграсах и фестулолиуме. Попытки прямой интродукции райграсов из Западной Европы, в которой лугопастбищное хозяйство базируется на широком их использовании, и их селекционное улучшение не решили полностью всех проблем, в частности, не удалось создать долголетние адаптивные формы со стабильной по годам продуктивностью и высокой зимостойкостью. В отличие от райграсов фестулолиум (Festulolium) — межродовой гибрид овсяницы (Festuca) и райграса (Lolium) — характеризуется хорошей зимостойкостью и адаптивностью, энергетической и протеиновой питательностью, стабильной урожайностью и высоким содержанием сахаров как у райграсов.Очевидно, что наряду с традиционными злаковыми культурами в смешанных посевах необходимо его шире использовать, что позволяет увеличить продуктивное долголетие травостоя в сочетании с высоким качеством корма [8]. Об этом красноречиво свидетельствуют имеющиеся в доступной литературе сведения об эффективности выращивания фестулолиума как в одновидовых, так и смешанных посевах.Так, в среднем за годы конкурсного испытания в ЦФО урожайность зеленой массы фестулолиума достигла 74,3 т/га, сухой массы — 14 т/га, что выше, чем у овсяницы луговой соответственно на 35 и 27%. По валовому сбору протеина превышение составило 0,42 т/га, водорастворимых углеводов — 1,12 т/га [9]. В результате химической оценки зеленой массы установлена высокая кормовая ценность фестулолиума. Содержание сырого протеина в фазу колошения составило 16,5%, сахаров — 14,1 %, сырой клетчатки — 26,2%. В 1 кг сухого вещества корма содержится 10,3 МДж обменной энергии и 0,76 корм. ед., благодаря чему он успешно может быть использован для заготовки силоса и других кормов [10; 11; 12; 13; 14].В результате проведенных во ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса исследований установлено, что среднесуточные приросты живой массы телок, получавших силос из фестулолиума, составляли 846,0 г, а из костреца и тимофеевки — 767,8 г [10].В Западной Европе сравнительное изучение 15 видов злаковых трав, в том числе фестулолиума, показало, что наиболее высокую урожайность сухого вещества обеспечивает овсяница луговая (17,5 т/га), райграс итальянский (17,4) и фестулолиум (17,1 т/га) [15].Фестулолиум хорошо растет как в одновидовом посеве, так и в составе травосмесей различного назначения. На Северо-Западе России ботанический состав травостоев с фестулолиумом характеризовался высоким его содержанием в одновидовом посеве, хорошей совместимостью с клевером луговым и снижением доли в травосмесях с люцерной изменчивой к четвертому году жизни [16]. В Псковской области наиболее продуктивными оказались травосмеси фестулолиума с лядвенцем рогатым и люцерной синегибридной. Урожайность зеленой массы за два укоса травосмесей с лядвенцем составила 40,8 т/га, с люцерной синегибридной — 46,0 т/га, что на 12,0–17,2 т/га выше урожайности фестулолиума в чистом виде [17]. Для Верхневолжья фестулолиум — культура новая, характер формирования урожая, в том числе фотосинтетическая деятельность смешанных с ним посевов, их продуктивность и влияние на плодородие дерново-подзолистой почвы изучены недостаточно. Поэтому сравнительное изучение смешанных посевов фестулолиума и традиционных кормовых культур является актуальным.Цель исследований — изучить фотосинтетическую деятельность смешанных посевов различных многолетних кормовых культур, одним из компонентов которых является фестулолиум, их продуктивность и влияние на плодородие дерново-подзолистой почвы.Материалы и методы исследований. Полевые опыты проводили на стационаре отдела кормопроизводства Ивановского НИИСХ — филиала ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, в пахотном слое которой содержание органического вещества составляло 1,9%, подвижного фосфора и обменного калия — 240 и 175 мг/кг почвы соответственно. Реакция почвенного раствора слабокислая (pHсол. 5,5).Закладка травостоев проведена в 2015 г. Площадь делянки — 30 м2. Повторность трехкратная. Размещение вариантов опыта систематическое. Варианты трав изучали на двух фонах минерального питания: контроль (без удобрений) и N30Р60K90. Фосфорно-калийные удобрения вносили единожды перед закладкой опыта, азотные подкормки — ежегодно в начале вегетации только под первый укос, известкование не проводили. Многолетние травы сеяли беспокровно, рядовым способом, в сроки посева ранних яровых культур. Полная норма высева клевера лугового сорта Дымковский составила 8,0 млн/га всхожих семян, люцерны изменчивой сорта Вега 87 — 8,0, овсяницы луговой сорта Краснопоймская 92 — 12,0, тимофеевки луговой сорта ВИК 9 — 10,0, райграса многоукосного сорта Витязь — 7,0, фестулолиума сорта ВИК 90 — 6,0 млн/га всхожих семян. Норма высева компонентов в бобово-злаковых травосмесях составляла 50% от полной нормы высева трав в одновидовых посевах. Подробная схема опытов представлена в таблице 1. Многолетние травы в течение вегетации скашивали два раза. Первый укос бобовых и смешанных посевов проводили в фазу бутонизации бобовых трав, злаковых — в фазу колошения – начала цветения. Второй — за 35 дней до наступления устойчивых заморозков по мере формирования укосной спелости. В исследованиях использовали методики Б.А. Доспехова (1985) и ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса (1987). Зоотехнический анализ проб проводили по ГОСТ 31675-2012, 13496.4-93, 13496.15-97, 26226-95, 27978-88, 51038-97. Содержание переваримого протеина определяли с учетом коэффициента переваримости сырого протеина, БЭВ и кормовые единицы — расчетным путем. Погодные условия в годы проведения исследований складывались по-разному: 2015 г. оказался очень контрастным — от значительного избытка влаги в конце июня и начале июля, до ее недостатка в первой–второй декадах июня и в августе, 2016 г. в целом был благоприятным, 2017 г. — прохладным и дождливым, 2018 г. характеризовался повышенным температурным режимом на фоне недостаточного количества осадков, за исключением июля и сентября; в 2019 г. первый укос формировался при высокой среднесуточной температуре мая и июня (на 3,3 и 1,8 оС выше среднемноголетней) и нехватки осадков в мае (на 20,2 мм меньше среднемноголетней), а второй — в условиях нехватки тепла и избытка осадков, особенно в июле. 2020 г. оказался оптимальным по температуре на фоне недостаточного количества осадков, за исключением мая.Результаты исследований и их обсуждение. Травостой смешанных посевов представляет собой своеобразную оптическую систему, в которой происходит превращение солнечной энергии в энергию сухого вещества трав. Через листовую поверхность происходит поглощение фотосинтетически активной радиации. С увеличением площади листьев возрастает и поглощение ими энергии солнца. Поэтому при разработке адаптивных технологий возделывания смешанных посевов трав необходимо стремиться к формированию ими оптимальной площади листьев, при которой обеспечивается высокая продуктивность и хорошее качество зеленой массы. Площадь листьев в основном регулируется путем подбора оптимальных компонентов в травосмеси, нормой их высева и уровнем питания.В результате проведенных многолетних исследований выявлена взаимосвязь площади листьев поливидовых посевов трав с их продуктивностью, изучена работа их фотосинтетического аппарата.Так, в травостоях на основе клевера на контроле максимальную площадь и фотосинтетический потенциал (ФП) листьев формировали смешанные посевы клевера и фестулолиума, хотя интенсивность работы листового аппарата и высокие суточные приросты массы наблюдались в варианте «клевер + овсяница». И как результат наиболее высокие урожаи сухого вещества в сумме за два укоса получены в вариантах «клевер + овсяница» и «клевер + фестулолиум»: 6,27 и 5,18 т/га соответственно (табл. 1). На фоне минерального питания площадь листовой поверхности и ФП были выше у смеси клевера с тимофеевкой и фестулолиумом, а суточные приросты сухой массы — у клевера с овсяницей. В урожайности сухой массы между вариантами значительных различий не наблюдалось, чуть выше были сборы массы у клевера с фестулолиумом. В целом, в агроценозах на базе клевера по всем показателям предпочтительным оказался вариант с фестулолиумом, что свидетельствует о перспективности его включения в травосмеси при создании полноценной кормовой базы в регионе.В поливидовых посевах с люцерной на контроле наименьшая площадь и ФП листьев наблюдались у люцерны с овсяницей, остальные варианты оказались равными, на фоне минерального питания выделялись травосмеси люцерны с тимофеевкой и райграсом. Максимальный показатель чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) отмечен у люцерны с овсяницей на обоих фонах питания — 12,4 и 14,0 г/м2 в сутки, несколько ниже он оказался у травосмеси люцерны с фестулолиумом — 10,7 и 11,9 г/м2. 1. Фотосинтетическая деятельность смешанных посевов трав (2016–2020 гг.) Уровень питанияВариант травосмесиПлощадь листьев,тыс. м2/гаФП, тыс. м2/га × суткиЧПФ, г/м2в суткиУрожайностьсухой массы, т/гаКонтрольКлевер + тимофеевка62,26539,974,80Клевер + овсяница63,666813,36,27Клевер + райграс63,666011,54,82Клевер + фестулолиум68,871811,65,18Люцерна + тимофеевка50,55408,728,23Люцерна + овсяница46,349012,47,40Люцерна + райграс50,75349,977,58Люцерна + фестулолиум50,153610,78,73N30P60K90Клевер + тимофеевка68,471810,95,71Клевер + овсяница55,358514,65,96Клевер + райграс60,463312,85,61Клевер + фестулолиум66,670413,16,08Люцерна + тимофеевка57,96209,889,40Люцерна + овсяница50,554314,09,50Люцерна + райграс57,561110,79,35Люцерна + фестулолиум54,858511,99,73 Наиболее высокие сборы сухой массы получены в варианте люцерны с фестулолиумом — 8,73 т/га на контроле и 9,73 т/га на фоне минерального питания.Ассимиляционная поверхность и ее деятельность повлияли не только на урожайность, но и на питательность и сбалансированность биомассы (табл. 2; рис. 1, 2). В смешанных посевах с клевером наиболее высокий индекс листовой поверхности (ИЛП) имели травостои с фестулолиумом на контроле (6,88), тимофеевкой (6,84) и фестулолиумом (6,66) на фоне минерального питания. У посевов на основе люцерны ИЛП оказался ниже, чем у клевера, хотя в целом смешанные посевы трав имели оптимальное значение индекса, при котором их фотосинтезирующая система функционировала в оптимальном режиме, поглощая наибольшее количество ФАР. Поливидовые посевы клевера со злаковыми травами обеспечили значительные сборы с 1 га кормовых единиц — до 5,18 на контроле и 5,55 тыс./га на фоне минерального питания. 2. Продуктивность смешанных посевов и качество зеленой массы трав (2016–2020 гг.)Уровень питанияВариант травосмесиИндекс листовой поверхностиУрожайность массы, т/гаСбор с 1 газеленойсухойкормовых единиц, тыс./габелка,кг/гасахара,кг/гаКонтрольКлевер + тимофеевка6,2229,04,804,17458220Клевер + овсяница6,3633,06,275,18532298Клевер + райграс6,3629,84,824,45490294Клевер + фестулолиум6,8832,25,184,66476357Люцерна + тимофеевка5,0537,88,236,601003311Люцерна + овсяница4,6333,47,405,80817278Люцерна + райграс5,0734,97,586,26950399Люцерна + фестулолиум5,0139,68,737,191069524N30P60K90Клевер + тимофеевка6,8432,05,715,05542347Клевер + овсяница5,5331,85,965,06497388Клевер + райграс6,0431,85,615,26532468Клевер + фестулолиум6,6634,86,085,55552453Люцерна + тимофеевка5,7942,59,407,841164361Люцерна + овсяница5,0543,69,507,67997479Люцерна + райграс5,7543,99,358,041184509Люцерна + фестулолиум5,4845,79,738,531194585  Рис. 1. Индекс листовой поверхности (ИЛП) и продуктивность трав (контроль) Рис. 2. Индекс листовой поверхности (ИЛП) и продуктивность трав (NPK)  Минеральные удобрения незначительно увеличили выход кормовых единиц: в среднем по вариантам на 13,3%. Посевы люцерны со злаковыми травами по сбору кормовых единиц превосходили клеверные травостои. Максимальный выход кормовых единиц на обоих фонах обеспечила травосмесь люцерны с фестулолиумом — 7,19 на контроле и 8,53 тыс./га при внесении минеральных удобрений. Максимальные сборы белка достигнуты в вариантах с участием люцерны — до 1069 на контроле и 1194 кг/га на фоне минерального питания, сахара — фестулолиума на контроле и фестулолиума и райграса на фоне минерального питания.Фотосинтетическая деятельность посевов оказывает непосредственное влияние и на подземную часть растения — на накопление корневых и пожнивных остатков, размеры накопления азота. Хорошо развитая ассимиляционная поверхность трав способствует мощному развитию корневой системы, что свидетельствует о тесной взаимосвязи надземной и подземных частей. Природа создает уникальное и стабильное соотношение массы надземной части растений к массе их подземной (корневой) части. В мире растений, в том числе и трав, соблюдается закономерность: масса листьев и стеблей растения (надземной части) пропорционально соотносится к массе его корней (подземной части), причем это соотношение определяется математически, независимо от разновидности растения или его естественной среды обитания. Другими словами, биологи и агротехнологи теперь могут оценивать, сколько растительной биомассы находится под землей, лишь исходя из подсчета биомассы надземной части растений. А это знание, в свою очередь, дает возможность сельхозтоваропроизводителям, зная соотношение надземной и подземной частей, понять какое влияние оказывают различные агроценозы на плодородие почвы. Поэтому экспериментальные данные, полученные нами, имеют большое значение при разработке адаптивных технологий возделывания кормовых культур на потенциально бедных дерново-подзолистых почвах (табл. 3). 3. Соотношение массы корней и надземной части трав и их влияние на плодородие почвы (2016–2020 гг.) Уровень питанияВариант травосмесиПКО,т/гаНакоплено, кг/гаСоотношение МК и МНN общегоNсКонтрольКлевер + тимофеевка12,0165382,5Клевер + овсяница8,32138291,3Клевер + райграс7,99135271,6Клевер + фестулолиум10,2160361,9Люцерна + тимофеевка13,7253541,7Люцерна + овсяница11,2249561,5Люцерна + райграс11,6251571,5Люцерна +фестулолиум12,6253581,4N30P60K90Клевер + тимофеевка17,4242533,0Клевер + овсяница14,5233512,4Клевер + райграс11,9216452,3Клевер + фестулолиум15,8250542,6Люцерна + тимофеевка17,2305661,8Люцерна + овсяница14,8314741,5Люцерна + райграс14,2246561,5Люцерна + фестулолиум15,8276591,6Примечание. ПКО — пожнивно-корневые остатки, N — азот, Nс — азот симбиотический,МК — масса корней, МН — масса надземной части. В результате многолетних исследований установлено, что у травостоев с участием клевера лугового слабую корневую систему имели и наименьшее количество ПКО накапливали варианты с райграсом и овсяницей, как на контроле, так и на фоне минерального питания – соответственно 7,99, 8,32 и 11,9,14,5 т/га. Минеральные удобрения значительно увеличили количество ПКО, в среднем на 55%. Наибольшее соотношение МК к МН имели посевы клевера с тимофеевкой и фестулолиумом. В смешанных посевах на основе люцерны максимальное количество ПКО отмечено в вариантах с тимофеевкой и фестулолиумом — 13,7 и 12,6 т/га на контроле и 17,2 и 15,8 т/га на фоне минерального питания. Соотношение корней к надземной массе было существенно ниже, чем у клевера, влияние минеральных удобрений на массу ПКО менее значительным — в среднем 26%.В пожнивных и укосных остатках трав аккумулировалось значительное количество азота, как общего, так и симбиотического. Частично накопленный бобовой травой симбиотический азот расходовался на формирование урожая и питание злаковой культуры, а немалая часть уходит на повышение плодородия почвы. Больше симбиотического азота накапливалось в травосмесях с люцерной — от 54 до 58 кг/га на контроле и 56–74 кг/га на фоне минерального питания. Минеральные удобрения значительно повлияли на симбиотическую активность только клеверных травостоев, увеличив размер фиксируемого ими азота на 56%, а влияние их на люцерновые смеси было несущественным.Заключение. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что в травостоях на основе клевера максимальную площадь (68,8 тыс. м2/га) и фотосинтетический потенциал листьев (718 тыс. м2/га × сутки) на контроле формировали смешанные посевы клевера и фестулолиума, а на фоне минерального питания — смеси клевера с тимофеевкой (68,4 и 718) и фестулолиумом (66,6 тыс. м2/га и 704 тыс. м2/га × сутки). В поливидовых посевах с люцерной на контроле наименьшую площадь и ФП листьев отмечены у люцерны с овсяницей — 46,3 тыс. м2/га и 490 тыс. м2/га × сутки, остальные варианты оказались равными, на фоне минерального питания выделялись травосмеси люцерны с тимофеевкой и райграсом с наивысшей площадью листьев — 57,9 и 57,5 тыс. м2/га и ФП 620 и 611 тыс. м2/га × сутки соответственно.В смешанных посевах с клевером высокий ИЛП имели травостои с фестулолиумом на контроле (6,88), тимофеевкой (6,84) и фестулолиумом (6,66) на фоне минерального питания. У посевов на основе люцерны ИЛП оказался ниже, чем у клевера. Поливидовые посевы клевера со злаковыми травами обеспечили сборы кормовых единиц с 1 га до 5,18 на контроле и 5,55 тыс./га на фоне минерального питания. При внесении минеральных удобрений их выход увеличился незначительно: в среднем по вариантам на 13,3%. Посевы люцерны со злаковыми травами по сбору кормовых единиц превосходили клеверные. Максимальный выход кормовых единиц на обоих фонах обеспечила травосмесь люцерны с фестулолиумом — 7,19 на контроле и 8,53 тыс./га при внесении минеральных удобрений, сборы белка — варианты с участием люцерны, до 1069 на контроле и 1194 кг/га на фоне минерального питания, сахара — фестулолиума на контроле и фестулолиума и райграса на фоне минерального питания.Травостои клевера лугового с райграсом и овсяницей формировали слабую корневую систему и, как следствие, накопили наименьшее количество ПКО — 7,99, 8,32 на контроле и 11,9, 14,5 т/га на фоне минерального питания соответственно. Улучшение питания растений путем внесения минеральных удобрений значительно увеличило (в среднем на 55%) количество ПКО. Наибольшее соотношение массы корней к надземной массе имели посевы клевера с тимофеевкой и фестулолиумом. Смешанные посевы люцерны с тимофеевкой и фестулолиумом накапливали максимальное количество ПКО — 13,7 и 12,6 т/га на контроле и 17,2, и 15,8 т/га на фоне минерального питания. Соотношение корней к надземной массе было существенно ниже, чем у клевера, влияние минеральных удобрений на массу ПКО менее значительным — в среднем 26%.Симбиотического азота больше накапливали травосмеси с люцерной — от 54 до 58 кг/га на контроле и 56–74 кг/га на фоне минерального питания. Минеральные удобрения значительно повлияли на симбиотическую активность только клеверных травостоев, увеличив размер фиксируемого ими азота на 56%, а влияние их на люцерновые смеси было несущественным.