employee
employee
employee
High rates of recoupment of total costs by collecting exchange energy were revealed in long-term haymaking (75 years of life) for five technological systems of management. The collection of metabolic energy in a technogenic system without fertilization is 24.6 GJ per hectare, taking into account technological losses, in a technogenic-mineral system (N60–180P39K75) it increases by 1.8-2.5 times, in an organic system (20 tons per hectare of manure once every four years) it increases by 1.5 times.
long-term haymaking, technological systems, metabolic energy, fertilizers, species composition, herbage
Сохранение продуктивного долголетия ценных по составу сеяных фитоценозов обусловлено экономической задачей снижения капитальных вложений по сравнению с коренным улучшением при краткосрочном использовании травостоев. Наряду с этим луговые агрофитоценозы являются стабилизирующим средством сохранения окружающей среды. В условиях интенсификации актуальное значение приобретает разработка энергосберегающих технологий и систем. Применение интенсивных технологий ведения луговодства на основе использования многовариантных разработок позволяет повысить продуктивность угодий за счет применяемых приемов и природных возобновляемых источников энергии [1–6].
Наиболее эффективным приемом увеличения продуктивности сенокосов, улучшения видового состава и качества получаемого корма является применение органических и минеральных удобрений [7–14]. Несмотря на увеличение затрат, целесообразность интенсификации очевидна из-за значительного повышения продуктивности угодий. Для рационального использования материальных и трудовых ресурсов важно определить роль природных и антропогенных факторов в воспроизводстве энергии в агроэкосистеме.
Методика исследований. Исследования проводились на типичном суходольном лугу временно-избыточного увлажнения с дерново-подзолистой почвой на травостое, созданном в 1946 г. посевом сложной травосмеси. Опыт заложен методом обычных повторений при систематическом размещении вариантов. Площадь делянки — 104 м2, повторность четырехкратная. Травосмесь состояла из клевера лугового (Trifolium pratense L., 3 кг/га), клевера ползучего (Trifolium repens L., 2 кг/га), тимофеевки луговой (Phleum pratense L., 4 кг/га), овсяницы луговой (Festuca pratensis Huds., 10 кг/га), лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis L., 3 кг/га), костреца безостого (Bromopsis inermis Leyss., 3 кг/га), мятлика лугового (Poa pratensis L., 2 кг/га). Перед посевом трав в слое почвы 0–
Виды удобрений: аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий. Дозы фосфорных и калийных удобрений несколько раз менялись в течение эксперимента: в 1947–1958 гг. — P30K30, в 1959–1972 гг. — P30K60, в 1973–1976 гг. — P30K90, в 1977–2020 гг. — P45K90, средние дозы за период исследований — P39K75. Азотные удобрения в дозах 60, 90, 120, 180 кг/га действующего вещества в полном удобрении вносились неизменно с 1957 г. Азотные и калийные удобрения вносились дробно под цикл отрастания, фосфорные — весной. Навоз вносили поверхностно (без заделки), начиная с 1950 г., в осенний период один раз в четыре года. Навоз полуперепревший (после хранения в течение пяти–шести месяцев), с содержанием в среднем: N — 0,40 %, P2O5 — 0,25 %, K2O — 0,45 %. Использование травостоя двуукосное. Первый укос проводили в фазу массового цветения доминирующего злака (лисохвоста лугового) в середине июня, второй — в первой декаде сентября. Учеты и наблюдения проводились по методикам исследований, принятым в луговодстве. Агроэнергетическую оценку технологических систем ведения выполняли в соответствии с методическими пособиями [15; 16].
Результаты исследований. В среднем за последние 28 лет (1993–2020 гг.) урожайность травостоя в техногенной системе (контроль без удобрений) составила 3,3 т/га сухого вещества (СВ), сбор обменной энергии (ОЭ) с учетом технологических потерь — 24,6 ГДж/га. В интегрированной системе на фоне P39K75 урожайность увеличивается на 51 %, в техногенно-минеральной на фоне N60–180P39K75 — на 80–149 %, что составляет 5,9–8,2 т/га СВ и 44,2–61,4 ГДж/га ОЭ. При применении органической системы на фоне внесения 20 т/га навоза один раз в четыре года сбор обменной энергии составляет 37,1 ГДж/га, что на 51 % больше контроля. Использование комбинированной (органо-минеральной) системы привело к увеличению урожайности травостоя до 7,4 т/га СВ и 55,5 ГДж/га ОЭ — выше на 17 % по сравнению с техногенной системой и на 65 % по сравнению с органической.
Состав семикомпонентной травосмеси, высеянной в 1946 г., изменялся по годам пользования под действием удобрений и метеорологических условий. Первые тридцать лет происходило переформирование травостоя: из него выпали краткосрочные виды (овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер луговой), что способствовало увеличению доли участия лисохвоста лугового, костреца безостого, мятлика лугового, внедрилась овсяница красная, которая являлась на протяжении последних 44 лет доминантом в травостоях без внесения удобрений, на фоне PK, NK, NP (техногенная и интегрированная системы); при внесении N60–90PK доминантом на протяжении всего периода использования травостоя является лисохвост луговой. Внесение азота в дозе N180 способствовало увеличению доли костреца безостого, который становится доминантом. На 74-й год пользования (2020 г.) в системах без азотных удобрений доминируют низовые виды — 65–73 %, основу которых составляет овсяница красная, участие верховых видов составляет 1–26 %. В техногенно-минеральной (N90PK) и комбинированной системах доминирующими видами являются лисохвост луговой и ежа сборная — 76–79 %, при увеличении дозы азота (в варианте N180PK) преобладает кострец безостый — 71 %. Значительное участие этих видов в составе агрофитоценоза способствовало высокой продуктивности травостоев, сбору сырого протеина до 877 кг/га и получению сена первого и второго классов.
В таблице показана структура приведенных затрат, включающих капитальные и текущие производственные затраты на использование сенокоса и уход. В структуре совокупных капитальных затрат антропогенные затраты на обработку почвы составили 21 %, на внесение пяти тонн извести — 67 %, на подготовку и посев травосмеси — 12 %. В целом капитальные вложения составили 31,08 ГДж/га, в среднем за 75 лет — 0,41 ГДж/га.
За время проведения исследований на долголетнем сенокосе проведено четыре поддерживающих внесения извести: в 1959 и 1980 гг. — по 3,0 т/га, в 1992 г. — 4,5 т/га, в 2008 г. — 4,5 т/га. Итоговая доза извести составила 15 тонн. По данным А. А. Кутузовой и В. П. Мельничука, ежегодно из почвы вымывается одна тонна извести, следовательно, ежегодные затраты на внесение извести в опыте составили 4,76 ГДж/га [17].
Таким образом, в ежегодные производственные затраты входило внесение извести — 15–57 %, подготовка и внесение минеральных и органических удобрений — 13–63 % в зависимости от системы ведения, скашивание растительной массы, ворошение, валкование и рулонная заготовка — 12–33 %, транспортировка рулонов на 5 км с учетом погрузки, выгрузки и складирования — 7–12 %.
Таблица. Агроэнергетическая эффективность технологических систем создания и использования долголетнего сенокоса
за последние 28 лет
|
Вариант опыта, удобрение |
Затраты, ГДж/га |
Структура приведенных затрат, % |
Производство обменной энергии на 1 га (с учетом технологических потерь) |
Эффективность антропогенных затрат |
|||||||
|
капитальные, в среднем за 75 лет |
текущие производ-ственные на уход и использование |
капитальные |
текущие |
всего, ГДж |
в т. ч. за счет природных факторов |
совокупные затраты энергии, ГДж/га |
АК, % |
затраты на 1 ГДж ОЭ, МДж |
на 1 ц сырого протеина, ГДж |
||
|
ГДж |
% |
||||||||||
|
Техногенная система |
|||||||||||
|
Без удобрений |
0,41 |
8,30 |
5 |
95 |
24,6 |
15,89 |
64 |
8,71 |
275 |
363 |
1,92 |
|
Интегрированная система |
|||||||||||
|
P39K75 |
0,41 |
10,45 |
4 |
96 |
37,0 |
26,14 |
71 |
10,86 |
325 |
308 |
3,08 |
|
Техногенно-минеральная система |
|||||||||||
|
N60P39K75 |
0,41 |
16,15 |
3 |
97 |
44,2 |
27,64 |
62 |
16,56 |
254 |
370 |
3,26 |
|
N90P39K75 |
0,41 |
18,93 |
2 |
98 |
47,0 |
27,61 |
59 |
19,39 |
230 |
435 |
3,29 |
|
N180P39K75 |
0,41 |
28,33 |
2 |
98 |
61,4 |
32,66 |
53 |
28,74 |
205 |
487 |
3,22 |
|
Органическая система |
|||||||||||
|
20 т/га навоза 1 раз в 4 года |
0,41 |
16,66 |
2 |
98 |
37,1 |
20,03 |
54 |
17,07 |
214 |
466 |
3,97 |
|
Комбинированная система (органо-минеральная) |
|||||||||||
|
20 т/га навоза 1 раз в 4 года + N90P39K75 |
0,41 |
26,97 |
2 |
98 |
55,5 |
28,12 |
51 |
27,38 |
191 |
522 |
4,04 |
Самые низкие приведенные затраты на создание долголетнего сенокоса и уход составили 8,71 ГДж/га в техногенной системе. В интегрированной системе затраты увеличились на 12 % за счет внесения фосфорно-калийного удобрения.
Наибольшие затраты отмечены в техногенно-минеральной системе (фон N180PK) — 28,74 ГДж/га, что в 3,3 раза выше контроля, при внесении N60PK затраты снижаются до 16,56 ГДж/га. В органической системе, предусматривающей внесение 20 т/га навоза один раз в четыре года, приведенные затраты составили 17,07 ГДж/га, что соответствует внесению N60PK в техногенно-минеральной системе. В комбинированной системе затраты составили 27,38 ГДж/га, что в 3,1 раза выше контроля и на 38 % выше, чем в органической системе.
В целом в структуре приведенных затрат текущие затраты составили 95–98 %, а капитальные — всего 2–5 %, что объясняется долголетием созданного травостоя (75 лет).
В техногенной системе доля природных факторов в структуре производства обменной энергии составила 16 ГДж/га, или 64 % от общего сбора обменной энергии, в интегрированной системе увеличилась в 1,6 раза по сравнению с контролем. При использовании техногенно-минеральной системы, предусматривающей внесение N60–180PK, значительно повышается доля природных факторов по сравнению с контролем — на 74–105 %. В органической системе за счет природных факторов получено 20 ГДж/га, в комбинированной системе — 28 ГДж/га, что выше контроля в 3,5 раза и практически равноценно внесению N60–90PK.
Агроэнергетическую оценку эффективности антропогенных затрат на создание и использование долголетнего сенокоса проводили по сбору обменной энергии с учетом 25 % технологических потерь.
Агроэнергетический коэффициент окупаемости затрат антропогенной энергии за счет сбора обменной энергии в техногенной системе составил 275 %. В интегрированной системе увеличивается доля природных факторов, что приводит к высокой окупаемости антропогенных затрат — 325 %. Использование техногенно-минеральной системы способствует увеличению сбора обменной энергии до 44,2–61,4 ГДж/га, окупаемость антропогенных затрат снижается до 205–254 %. Самая низкая окупаемость антропогенных затрат отмечена в комбинированной системе — 191 %, что в 1,4 раза ниже контроля и в 1,1 раза ниже, чем в органической системе.
Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ГДж обменной энергии в техногенной системе составили 363 МДж, в интегрированной — 308 МДж. В техногенно-минеральной системе затраты были в 1–1,3 раза выше контроля, в органической и комбинированной системах — соответственно в 1,3 и 1,4 раза выше контроля.
Удельные затраты антропогенной энергии на производство 1 ц сырого протеина в техногенной системе составили 1,92 ГДж, в интегрированной системе они увеличились в 1,6 раза. В техногенно-минеральной системе резких различий по удельным затратам антропогенной энергии не наблюдалось — 3,22–3,29 ГДж. Незначительное увеличение удельных затрат отмечено в органической и комбинированной системах — соответственно 3,97 и 4,04 ГДж.
Высокие агроэнергетические коэффициенты получены благодаря значительной доле природных факторов в структуре производства обменной энергии.
Заключение. На основании проведенных исследований установлена возможность сохранения высокой продуктивности при длительном использовании самовозобновляющихся агрофитоценозов. Совокупные затраты на технологии окупались сбором обменной энергии по системам в 4–6 раз. Для обеспечения высокой продуктивности долголетнего сенокоса на уровне 44–61 ГДж/га ОЭ необходимо применять техногенно-минеральную систему на фоне N90–180P39K75 и комбинированную — 56 ГДж/га ОЭ, что позволяет экономить капитальные затраты на залужение. Полученные результаты дают хозяйствам возможность выбора разработанных многовариантных систем ведения сенокоса в зависимости от обеспеченности техническими и финансовыми средствами.
1. Spravochnik po kormoproizvodstvu / Pod red. V. M. Kosolapova, I. A. Trofimova : 5-e izd. pererab. i dopoln. – M. : Rossel'hozakademiya, 2014. – 717 s.
2. Mnogovariantnye resurso- i energosberegayuschie tehnologii korennogo uluchsheniya osnovnyh tipov prirodnyh kormovyh ugodiy po zonam Rossii (Rekomendacii) / A. A. Kutuzova, A. A. Zotov, D. M. Teberdiev [i dr.]. – M., 2008. – 50 s.
3. Kutuzova A. A., Teberdiev D. M., Rodionova A. V. Effektivnost' antropogennyh zatrat i prirodnyh faktorov na dolgoletnem senokose // Kormoproizvodstvo. – 2016. – № 10. – S. 8–12.
4. Osnovnye napravleniya razvitiya lugovogo kormoproizvodstva v Rossii / A. A. Kutuzova, D. M. Teberdiev, K. N. Privalova [i dr.] // Dostizheniya nauki i tehniki APK. – 2018. – № 2. – S. 17–20.
5. Resursosberegayuschie tehnologii uluchsheniya senokosov i pastbisch v Central'no-Chernozemnom rayone (rukovodstvo) / A. A. Zotov, A. A. Kutuzova, V. M. Kosolapov [i dr.] – M. : FGU RCSK, 2012. – 54 s.
6. Effektivnye sistemy proizvodstva kormov na pastbischah i senokosah Rossii i Pol'shi : monografiya / V. M. Kosolapov, A. A. Kutuzova, D. M. Teberdiev [i dr.] / Pod nauch. red. doktora s.-h. nauk, chl. –korr. RAN V. M. Kosolapova (Rossiya) i doktora s.-h. nauk E. Barschevski (Pol'sha). – M. : Ugreshskaya tipografiya, 2015. – 348 s.
7. Privalova K. N. Biologicheskiy potencial samovozobnovlyayuschihsya vidov mnogoletnih trav v sostave raznovozrastnyh pastbischnyh travostoev // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr., vyp. 24 (72). – M., 2020. – S. 14–18.
8. Privalova K. N., Karimov R. R. Agroenergeticheskaya effektivnost' proizvodstva pastbischnogo korma na dolgoletnih raygrasovyh i festuloliumovyh travostoyah // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr., vyp. 19 (67). – M., 2018. –S. 74–79.
9. Privalova K. N., Altunin D. A. Botanicheskiy sostav dolgoletnih fitocenozov i kachestvo korma pri raznyh tehnologicheskih sistemah vedeniya pastbischa // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. – 2018. – № 1. – S. 20–25.
10. Smirnova A. V. Vliyanie mineral'nyh i organicheskih sistem udobreniya na produktivnost' dolgoletnego pastbischnogo travostoya // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr., vyp. 24 (72). – M., 2020. – S. 39–43.
11. Romashov P. I. Udobrenie senokosov i pastbisch. – M. : Kolos, 1969. – 184 s.
12. Zhezmer N. V. Ekonomicheskaya effektivnost' dlitel'nogo mnogoukosnogo ispol'zovaniya raznopospevayuschih zlakovyh travostoev // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr., vyp. 24 (72). – M., 2020. –S. 24–29.
13. Zhezmer N. V. Agroenergeticheskaya effektivnost' tehnologiy sozdaniya i dolgoletnego ukosnogo ispol'zovaniya raznopospevayuschih agrocenozov // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr., vyp. 14 (62). – M., 2017. – S. 68–73.
14. Privalova K. N. Produktivnost' raznovozrastnyh pastbischnyh travostoev // Kormoproizvodstvo. – 1999. – № 11. – S. 12–14.
15. Mihaylichenko B. P., Shpakov A. S., Kutuzova A. A. Metodicheskoe posobie po agroenergeticheskoy ocenke tehnologiy i sistem vedeniya kormoproizvodstva. – M. : Rossel'hozakademiya, 2000. – 52 s.
16. Kutuzova A. A., Trofimova L. S., Provornaya E. E. Novyy metod energeticheskoy ocenki lugovyh agroekosistem // Programma i metodika provedeniya nauchnyh issledovaniy po lugovodstvu (po Mezhvedomstvennoy koordinacionnoy programme NIR Rossel'hozakademii na 2011–2015 gg.) / Pod red. A. A. Kutuzovoy, K. N. Privalovoy. – M. : FGOU RCSK, 2011. – S. 128–163.
17. Kutuzova A. A., Mel'nichuk V. P. Izvestkovanie i gipsovanie pochv na kul'turnyh pastbischah // Sozdanie i ispol'zovanie dolgoletnih kul'turnyh pastbisch : komplekt plakatov. – 1978. – 1 plakat.
