Россия
На бобово-злаковых пастбищных травостоях с участием клевера ползучего (сорта ВИК 70 и Луговик), клевера лугового (Тетраплоидный ВИК и Ветеран), люцерны изменчивой (Пастбищная 88 и Агния) определены совокупные затраты антропогенной энергии на создание, уход, использование и производство корма в обменной энергии в единых показателях по системе Си (ГДж/га). Установлены высокие показатели окупаемости приведенных затрат сбором обменной энергии на 1 ГДж обменной энергии.
бобово-злаковые травостои, капитальные вложения, текущие производственные затраты, система Си (ГДж/га), агроэнергетический коэффициент (АК), удельные затраты на 1 ГДж обменной энергии
Создание бобово-злаковых травостоев на культурных пастбищах является одним из способов экономии затрат антропогенной энергии в луговодстве благодаря использованию биологического азота для повышения их продуктивности [1; 2]. Это соответствует общему перспективному направлению сельского хозяйства в нашей стране и в мире [3]. Ранее признанный курс на интенсификацию приводит к возрастанию удельного веса затрат невозобновляемой энергии в продукции, что не обеспечивает ее пропорционального роста [4].
Исследования по оценке эффективности затрат антропогенной энергии при создании и использовании бобово-злаковых травостоев для культурного пастбища проведены на основе обобщенных результатов полевого опыта, расположенного на суходольном типе пастбищ, занимающих 63 % этих угодий в Российской Федерации и 92 % в Центральном районе Нечерноземной зоны: «Оценка перспективных бобово-злаковых травосмесей на основе новых сортов для создания культурных пастбищ в Центральном районе Нечерноземной зоны» в среднем за 2014–2018 гг. [5; 6; 7].
Целью исследований является совершенствование технологий создания бобово-злаковых пастбищ в Центральном районе Нечерноземной зоны на основе энергосберегающих агроприемов и эффективного использования фактора биологизации.
При разработке схемы опыта использовался метод, принятый в луговодстве; размещение вариантов в повторностях рендомизированное для статистической обработки полученных данных методом дисперсионного анализа (Доспехов Б. А., 1985). Площадь опытной делянки — 30 м2, учетная площадь — 11 м2, повторность четырехкратная.
Методика и условия проведения исследований. В схеме опыта предусмотрено изучение трех видов и шести сортов бобовых трав, эффективности инокуляции семян комплементарными штаммами клубеньковых бактерий, роли твердых семян для поддержания долголетия популяции бобового компонента. В схему опыта включен вариант 1 (злаковый травостой на фоне РК), который позволяет определить продуктивность травостоя за счет поступления азота из почвы; этот вариант предназначен также для установления эффективности бобово-злаковых травостоев по влиянию бобовых на урожайность, накопление биологического азота и сбор протеина. Вариант 2 (злаковый травостой на фоне N135PK) необходим для определения эквивалента минерального и биологического азота.
Для изучения травосмесей с клевером ползучим использованы два сорта: базовый — ВИК 70, ранее включавшийся в травосмеси, и Луговик, высеваемый впервые (варианты 3–7). В вариантах 3 и 5 предусмотрено изучение эффективности естественной инокуляции, а варианты 4 и 6 — для определения эффективности инокуляции семян комплементарным штаммом КР-2. Для установления роли твердых семян в поддержании популяции клевера ползучего сорта Луговик в варианте 7 увеличена норма высева с учетом содержания в семенном материале твердых семян (43 %).
Варианты 8–12 с клевером луговым предназначены для сравнения сортов Тетраплоидный ВИК (базовая травосмесь) и Ветеран (новая травосмесь) на разных фонах. В вариантах 9 и 11 предусмотрена инокуляция семян штаммами 348А и КР-8 соответственно по сортам. Вариант 12 включен в схему опыта для оценки посева нескарифицированными семенами с целью определения влияния твердых семян для постепенного пополнения популяции клевера лугового Ветеран (содержание твердых семян — 29 %) по годам пользования.
Люцерно-злаковые травостои в опыте представлены вариантами 13–17 с сортами люцерны изменчивой Пастбищная 88 (базовая травосмесь) и Агния (новая травосмесь). В вариантах 14 и 17 оценивается дополнительный прием инокуляции семян штаммом 404б. В варианте 15 оценивается возможность увеличения долголетия популяции бобового компонента по годам пользования (содержание твердых семян — 27 %).
Все травосмеси изучали на фоне Р60К150, в варианте 2 дополнительно вносили под каждый цикл N45 (три цикла учета за сезон — N135).
Закладка полевого опыта проведена в 2014 г. кандидатами сельскохозяйственных наук Е. Е. Проворной и Е. Г. Седовой на экспериментальной базе ВНИИ кормов. Почва дерново-подзолистая, среднесуглинистая; перед закладкой полевого опыта в ней содержалось 2,26 % гумуса, 0,14 % общего азота, 62 мг/кг Р2О5 и 53 мг/кг К2О, рНсол 5,9 (в результате известкования в предшествующие годы).
Обработка почвы на опытном участке включала: осеннее дискование дернины пастбища БДТ-3 (в два следа) и вспашку (ПЛН-4-35) в 2013 г.; весной 2014 г. проведена разделка пласта дискованием (в двух направлениях), планировка участка, предпосевное прикатывание почвы кольчатым катком, после посева — гладким катком КВГ-1,4. Посев травосмесей проведен 15.05.2014 г. вразброс с целью создания сомкнутого травостоя.
Учет урожайности проводили в фазы выхода в трубку злаков и стеблевания бобовых, т. е. по принципу среднего и позднего загона в пастбищном конвейере (три цикла за сезон).
Агроэнергетическая оценка приемов и технологий проведена по принятой в луговодстве методике [8; 9; 10], утвержденной РАСХН. Применяемый метод агроэнергетической оценки позволяет сравнивать в единых показателях (ГДж/га) продуктивность пастбищ и совокупные затраты антропогенной энергии, определить наиболее затратные звенья в технологии с целью обоснования способов энергосбережения, а также влияние антропогенных затрат на использование природных факторов. Эти задачи решались на примере сравнивания бобово-злаковых и злаковых травостоев.
Результаты исследований. В таблице 1 показаны затраты, включающие среднегодовые капитальные вложения (в расчете на пять лет пользования) в сумме с текущими ежегодными производственными затратами.
Антропогенные затраты на обработку почвы составили 44–49 % в структуре совокупных капитальных затрат, затраты на посевной материал, его подготовку и посев — 13–21 %, строительство изгороди для выпаса составило 34–38 %. Капитальные вложения на злаковом травостое на фоне PK составили 2,73 ГДж/га в среднем за пять лет, на травостоях с клевером ползучим обоих сортов они возросли несущественно — на 1–2 %, на травостоях с клевером луговым — на 4–5 %, для травостоев с люцерной изменчивой — более заметно (на 10–11 %), что связано с большей нормой высева семян бобового компонента, относительно других смесей.
1. Структура приведенных затрат антропогенной энергии
на создание, уход и использование пастбища
|
Вариант опыта |
Затраты, ГДж/га |
Структура приведенных затрат, % |
||||||||
|
капитальные за 5 лет |
текущие производственные на уход и использование |
приведенные |
||||||||
|
№ |
травосмесь |
сорт бобового вида |
1 |
2 |
||||||
|
капитальные |
текущие |
|||||||||
|
1 |
Овсяница + тимофеевка |
— |
– |
– |
2,73 |
5,43 |
8,16 |
33 |
67 |
|
|
2 |
Овсяница + тимофеевка + N135 |
— |
– |
– |
2,73 |
18,45 |
21,18 |
13 |
87 |
|
|
3 |
Злаки + клевер ползучий |
ВИК 70 |
+ |
– |
2,77 |
5,89 |
8,66 |
32 |
68 |
|
|
4 |
+ |
+ |
2,79 |
6,02 |
8,81 |
32 |
68 |
|||
|
5 |
Луговик |
+ |
– |
2,77 |
5,89 |
8,66 |
32 |
68 |
||
|
6 |
+ |
+ |
2,79 |
6,02 |
8,81 |
32 |
68 |
|||
|
7 |
– |
+ |
2,79 |
6,05 |
8,84 |
32 |
68 |
|||
|
8 |
Злаки + клевер луговой |
Тетраплоидный ВИК |
+ |
– |
2,85 |
5,85 |
8,70 |
33 |
67 |
|
|
9 |
+ |
+ |
2,87 |
5,92 |
8,79 |
33 |
67 |
|||
|
10 |
Ветеран |
+ |
– |
2,85 |
5,95 |
8,80 |
32 |
68 |
||
|
11 |
+ |
+ |
2,87 |
5,95 |
8,82 |
33 |
67 |
|||
|
12 |
– |
+ |
2,87 |
6,02 |
8,89 |
32 |
68 |
|||
|
13 |
Злаки + люцерна изменчивая |
Пастбищная 88 |
+ |
– |
3,01 |
5,85 |
8,86 |
34 |
66 |
|
|
14 |
+ |
+ |
3,03 |
5,92 |
8,95 |
34 |
66 |
|||
|
15 |
– |
+ |
3,03 |
5,95 |
8,98 |
34 |
66 |
|||
|
16 |
Агния |
+ |
– |
3,01 |
5,85 |
8,86 |
34 |
66 |
||
|
17 |
+ |
+ |
3,03 |
5,99 |
9,02 |
34 |
66 |
|||
Примечание. Обозначение агроприемов: 1 — скарификация, 2 — инокуляция семян.
В ежегодных производственных затратах основная доля приходилась на применение удобрений (Р60К150) — 58–65 %, при внесении азотного удобрения (N135) текущие затраты возросли в 2,6 раза к контрольному варианту (злаковый травостой, фон PK). Трудовые затраты на выпас скота в зависимости от запаса поедаемого корма составили 11–20 %, на двукратное подкашивание и сгребание травы после выпаса за сезон — 12,5–13,8 %, на ремонт изгороди — 3–10 %.
Среднегодовые приведенные затраты на создание и использование пастбища в контрольном варианте на злаковом травостое (фон PK) составили 8,16 ГДж/га, на фоне NPK возросли в 2,6 раза до 21,18 ГДж/га; на бобово-злаковых травостоях приведенные затраты (8,7–9,0 ГДж/га) были на 6–10 % выше контроля. В структуре приведенных затрат доля капитальных вложений на фоне PK была практически одинаковой — 32–34 %; доля текущих затрат составила 67–87 % для злаковых и 66–68 % для бобово-злаковых травостоев на фоне PK. При внесении азотного удобрения на злаковых травостоях доля текущих затрат повысилась на 20 % по сравнению с фоном PK.
Доля природных факторов в структуре производства ОЭ с 1 га рассчитывалась по разнице сбора обменной энергии и затрат антропогенной энергии (табл. 2). В контрольном варианте на злаковом травостое (фон РК) за счет природных факторов получено 17 ГДж/га, или 68 % от общего сбора обменной энергии, при дополнительном внесении N135 мобилизация природных факторов составила 34 ГДж/га или в два раза больше по сравнению с контролем.
На бобово-злаковых травостоях с клевером ползучим роль природных факторов в продукционном процессе возросла в 2,2–3,0 раза по сравнению с контролем, а также увеличился их удельный вес в структуре производства обменной энергии в производимом корме с 68 до 81–86 %.
Оценку агроэнергетической эффективности антропогенных затрат на создание и использование культурного пастбища проводили по сбору обменной энергии (с учетом поедаемого корма — 85%) в среднем за 2014–2018 гг. (табл. 2). Агроэнергетический коэффициент окупаемости затрат антропогенной энергии за счет сбора обменной энергии в пастбищном корме в контрольном варианте на злаковом травостое (фон РК) составил 310 %, при дополнительном внесении N135 снизился до 263 %.
В результате повышения использования природных факторов за счет симбиотической азотфиксации на бобово-злаковых травостоях была достигнута более высокая окупаемость антропогенных затрат. На травостоях с клевером ползучим окупаемость антропогенных затрат составила 546–639 %. При этом агроэнергетический коэффициент, полученный для травостоя на фоне базовой технологии с новым сортом Луговик (631 %) превосходил сорт ВИК 70 (607 %). Использования нескарифицированных семян в сочетании с их инокуляцией для создания травостоев с сортом Луговик повысило АК на 54 % (с 583 до 639 %).
Для травостоев с клевером луговым отмечали подобную закономерность — АК для травостоя с новым сортом Ветеран (654 %) был выше, чем с сортом Тетраплоидный ВИК (618 %). Сочетание двух агроприемов (использования нескарифицированных семян в сочетании с их инокуляцией) на травостоях с сортом Ветеран повысило АК на 62 % (с 632 до 694 %).
2. Агроэнергетическая оценка эффективности создания
и использования пастбища в среднем за пять лет
|
Вариант опыта |
Сбор с учетом потерь |
Совокупные затраты антропогенной энергии, ГДж/га |
Доля природных факторов в структуре производства ОЭ с 1 га |
АК, % |
Удельные затраты, МДж |
||||||||
|
на 1 ГДж ОЭ |
на 1 кг СП |
||||||||||||
|
№ |
травосмесь |
сорт бобового вида |
1 |
2 |
|||||||||
|
ОЭ, ГДж/га |
СП, кг/га |
ГДж |
% |
||||||||||
|
1 |
Овсяница + тимофеевка |
— |
– |
– |
25,3 |
296,2 |
8,16 |
17,14 |
68 |
310 |
322,5 |
27,5 |
|
|
2 |
Овсяница + тимофеевка + N135 |
— |
– |
– |
55,7 |
696,6 |
21,18 |
34,52 |
62 |
263 |
380,3 |
30,4 |
|
|
3 |
Злаки + клевер ползучий |
ВИК 70 |
+ |
– |
47,3 |
709,4 |
8,66 |
38,64 |
82 |
546 |
183,1 |
12,2 |
|
|
4 |
+ |
+ |
53,5 |
823,3 |
8,81 |
44,69 |
84 |
607 |
164,7 |
10,7 |
|||
|
5 |
Луговик |
+ |
– |
50,5 |
768,5 |
8,99 |
41,84 |
83 |
583 |
171,5 |
11,3 |
||
|
6 |
+ |
+ |
55,6 |
886,4 |
8,81 |
46,79 |
84 |
631 |
158,5 |
9,9 |
|||
|
7 |
– |
+ |
56,5 |
941,3 |
8,84 |
47,66 |
84 |
639 |
156,5 |
9,4 |
|||
|
8 |
Злаки + клевер луговой |
Тетраплоид-ный ВИК |
+ |
– |
50,2 |
745,1 |
8,70 |
41,50 |
83 |
577 |
173,3 |
11,7 |
|
|
9 |
+ |
+ |
54,3 |
866,1 |
8,79 |
45,51 |
84 |
618 |
161,9 |
10,1 |
|||
|
10 |
Ветеран |
+ |
– |
55,6 |
838,0 |
8,80 |
46,80 |
84 |
632 |
158,3 |
10,5 |
||
|
11 |
+ |
+ |
57,7 |
919,5 |
8,82 |
48,88 |
85 |
654 |
152,9 |
9,6 |
|||
|
12 |
– |
+ |
61,7 |
960,3 |
8,89 |
52,81 |
86 |
694 |
144,1 |
9,3 |
|||
|
13 |
Злаки + люцерна изменчивая |
Пастбищная 88 |
+ |
– |
46,3 |
757,1 |
8,86 |
37,44 |
81 |
523 |
191,4 |
11,7 |
|
|
14 |
+ |
+ |
48,9 |
789,0 |
8,95 |
39,95 |
82 |
546 |
183,0 |
11,3 |
|||
|
15 |
– |
+ |
49,4 |
786,9 |
8,98 |
40,42 |
82 |
550 |
181,8 |
11,4 |
|||
|
16 |
Агния |
+ |
– |
46,1 |
681,9 |
8,86 |
37,24 |
81 |
520 |
192,2 |
13,0 |
||
|
17 |
+ |
+ |
50,1 |
811,0 |
9,02 |
41,08 |
82 |
555 |
180,0 |
11,1 |
|||
Примечание. Обозначение агроприемов: 1 — скарификация, 2 — инокуляция семян.
На люцерно-злаковых травостоях на фоне базовой технологии более высокий показатель АК (555 %) установлен при участии нового сорта Агния по сравнению с сортом Пастбищная 88 (546 %). При включении в травосмесь нескарифицированных семян сорта Пастбищная 88 в сочетании с инокуляцией АК повысился на 23 % (с 523 до 546 %).
Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ГДж обменной энергии на злаковых травостоях составили (в МДж): 322,5 на фоне PK, на фоне NPK повысилась до 380,3 (на 15 %). На всех изучаемых бобово-злаковых травостоях удельные затраты были в 2,0–2,6 раза ниже, чем на злаковых травостоях на фоне NPK, и на 1,7–2,2 раза ниже, чем на фоне PK. Еще более четкое преимущество бобово-злаковых травостоев проявилось при сравнении удельных затрат на производство 1 кг сырого протеина.
На злаковом травостое (фон РК) удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 кг сырого протеина составили 27,5 МДж, при внесении азотного удобрения увеличились до 30,4 МДж. В результате создания бобово-злаковых травостоев на фоне базовой агротехники удельные затраты антропогенной энергии на производство сырого протеина снизились практически в два раза и более благодаря симбиотической азотфиксации. На травостоях с клевером ползучим эти показатели составили 9,9–10,7 МДж/кг СП, с клевером луговым — 9,6–10,1, с люцерной изменчивой — 11,1–11,3 МДж/кг СП. Благодаря повышению доли природных факторов в структуре производства обменной энергии с 1 га получены высокие коэффициенты полезного действия совокупных затрат антропогенной энергии.
Заключение. Агроэнергетический коэффициент окупаемости совокупных затрат антропогенной энергии на создание и использование злаковых травостоев сбором обменной энергии в корме составил 310 % на фоне PK и 263 % на фоне NPK. В результате биологизации технологий за счет использования нового поколения сортов бобовых трав АК повысился до 520–694 %, при этом удельные затраты на производство 1 ГДж ОЭ и 1 кг СП снизились в два–три раза и более. Это достигается благодаря увеличению доли природных факторов в структуре производства обменной энергии пастбищного корма с 62–68 % на злаковых травостоях до 81–86 % на бобово-злаковых травостоях. Научные доказательства высокой эффективности создания и использования бобово-злаковых травостоев на культурных пастбищах являются обоснованием необходимости восстановления в стране семеноводства трав с учетом потребности в них не только для пашни, но и лугового кормопроизводства.
1. Ресурсосберегающие технологии создания и использования культурных пастбищ для молочного скота в Нечерноземной зоне РФ : рекомендации / A. A. Кутузова, Д. М. Тебердиев, A. A. Зотов [и др.]. - М., 2005. - 30 с.
2. Многовариантные системы лугового кормопроизводства в нечерноземной зоне РФ : практическое руководство / A. A. Зотов, A. A. Кутузова, Д. М. Тебердиев [и др.]. - М., 2006. - 53 с.
3. Жученко А. А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепции). - М. : Пущино, 1994. - 148 с.
4. Кирюшин В. И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. - М., 1995. - 81 с.
5. Кутузова А. А., Проворная Е. Е., Цыбенко Н. С. Влияние видов и сортов бобовых трав на урожайность пастбищных травостоев в Нечерноземной зоне // Многофункциональное адаптивное кормопроизводство. - М., 2017. - № 14 (62). - С 32-38.
6. Кутузова А. А., Проворная Е. Е., Цыбенко Н. С. Научные критерии формирования бобово-злаковых пастбищных фитоценозов на основе использования новых сортов бобовых трав //Многофункциональное адаптивное кормопроизводство. - М., 2018. - № 19(67). - С. 65-73.
7. Кутузова А. А., Проворная Е. Е., Цыбенко Н. С. Влияние видов и сортов бобовых трав на качество пастбищного корма // Многофункциональное адаптивное кормопроизводство. - М., 2018. - № 17(65). - С. 74-82.
8. Михайличенко Б. П., Шпаков А. С., Кутузова А. А. Методическое пособие по агроэнергетической оценке технологий и систем ведения кормопроизводства. - М. : Россельхозакадемия, 2000 - 53 с.
9. Кутузова А. А., Трофимова Л. С., Проворная Е. Е. Методическое руководство по оценке потоков энергии в луговых агроэкосистемах. - М. : Россельхозакадемия, 2007 - 39 с.
10. Кутузова А. А., Трофимова Л. С., Проворная Е. Е. Методика оценки потоков энергии в луговых агроэкосистемах. 3-е изд., перераб. и дополн. - М. : Угрешская типография, 2015. - 32 с.
