ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В УСЛОВИЯХ О. САХАЛИН

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОДНОЛЕТНИХ КОРМОВЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В УСЛОВИЯХ О. САХАЛИН

Научная статья

Чувилина В.А.*

ORCID: 0000-0003-0180-1849,

Сахалинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. Южно-Сахалинск, Россия

* Корреспондирующий автор (solovushka.06[at]mail.ru)

Аннотация

Представлены результаты исследований продуктивности, биохимического состава, протеиновой и энергетической ценности смешанных фитоценозов однолетних кормовых культур на основе овса, вики и рапса. В среднем за три года исследований кормовая продуктивность варьировала в пределах: 36,1-45,8 т/га зеленой массы, 4,3-5,9 сухого вещества, 0,74-0,84 сырого протеина, 3,5-5,1 т/га кормовых единиц и 47,7-59,0 ГДж/га обменной энергии в зависимости от компонентного состава фитоценоза и срока уборки. Чистый энергетический доход от возделывания однолетних фитоценозов составил 35,16-51,79ГДж/га. Коэффициенты энергетической эффективности и КПД посева однолетних фитоценозов подтвердили эффективность их возделывания в условиях муссонного климата островного региона. Максимальный КПД посева и самая низкая энергетическая себестоимость получены у двухкомпонентного овсяно-рапсового фитоценоза при уборке в фазу цветения (полного колошения).

Ключевые слова: однолетние фитоценозы, овес, вика, рапс, кормовая продуктивность, качество, энергетическая эффективность, КПД посева, энергетическая себестоимость.

ENERGY EFFICIENCY OF CULTIVATION ONE YEARS FORAGE PHYTOCENOSIS UNDER CONDITIONS OF SAKHALIN ISLAND

Research Article

Chuvilina V.A. *

ORCID: 0000-0003-0180-1849,

Sakhalin Agricultural Research Institute, Yuzhno-Sakhalinsk, Russia

*Corresponding author (solovushka.06[at]mail.ru)

Abstract

The author presents the results of studies on productivity, biochemical composition, protein, and energy value of mixed phytocenoses of annual forage crops based on oats, vetch, and rape. Over three years of research, feed productivity on average varied between 36.1-45.8 t/ha of green mass, 4.3-5.9 dry matter, 0.74-0.84 raw protein, 3.5-5, 1 t/ha of feed units and 47.7-59.0 GJ/ha of exchange energy, depending on the composition of the phytocenosis and the harvesting period. The net energy income from the cultivation of annual phytocenoses was 35.16-51.79 GJ/ha. Energy efficiency factors and planting efficiency of annual phytocenoses confirmed the efficiency of their cultivation in the monsoon climate of the island region. The maximum sowing efficiency and the lowest energy cost were obtained from a two-component oat-rape rapeseed phytocenosis during harvesting in the flowering phase (a full earing).

Keywords: annual phytocenoses, oats, vetch, rapeseed, feed productivity, quality, energy efficiency, sowing efficiency, energy cost.

Введение

Основным источником получения кормов в Сахалинской области является полевое кормопроизводство. Несмотря на то, что площадь посевов кормовых культур в 3,5 раза меньше, чем естественных сенокосов и пастбищ, с нее собирают около 70% общего объема зеленых, сочных и грубых кормов [1].

Для повышения продуктивности молочного животноводства одной из важных задач в кормопроизводстве является разработка способов получения растительной массы с высокой концентрацией энергии и протеина.

Высокопродуктивный скот предъявляет большие требования к энерго-протеиновой питательности в составе рационов: до 11 МДж обменной энергии (ОЭ) и 17 % сырого протеина в сухом веществе [2]. В рационах скота, как правило, 60 % и более составляют объемистые корма, имеющие довольно часто низкую питательность. В связи с этим рационы приходиться балансировать за счет введения в них зерновых концентратов и белковых добавок, что приводит к увеличению себестоимости животноводческой продукции [3].

Энергетическая и протеиновая питательность кормовой массы зависят от многих факторов, в том числе от компонентно-видового состава фитоценозов.

Смешанные посевы являются одним из важных приемов получения высоких урожаев качественной кормовой массы Продуктивность таких травосмесей стабильнее по годам за счет различной видовой приспособленности к экстремальным почвенно-климатическим условиям. Мятликовые культуры обогащают корм, в большей степени, углеводами, бобовые – белком, совместное возделывание которых позволяет достигать лучшей сбалансированности растительной массы по питательности [4].

Введение в кормовой клин высокобелковых компонентов, в частности зернобобовых и капустных однолетних культур, может с успехом повысить питательность кормовой массы [5], [6].

В Сахалинской области в системе зеленого конвейера и приготовления сенажа используют ограниченный перечень однолетних кормовых культур: овес в чистом и смешанном виде с викой и горохом. В последние годы стали возвращаться к посевам таких культур как ячмень, рожь озимая, появились фитоценозы с рапсом яровым, характеризующийся пластичностью, высокими кормовыми достоинствами, эффективностью производства и универсальностью использования [7].

В ФГБНУ СахНИИСХ изучены хозяйственно-биологические особенности рапса ярового, разработана технология возделывания и использования его на корм и семена. Применение технологических приемов возделывания рапса ярового на корм в чистых посевах дает возможность получать с 1 га в зависимости от срока уборки до 49,4 т зеленой массы, содержащей до 8,5 т сухого вещества, 8,0 т кормовых единиц и 1,2 т сырого протеина [8].

Рапс яровой является одним из ценных белковых компонентов при составлении травосмесей однолетних культур. Посевы с ним богаче не только по содержанию белка, но и минеральных веществ, витаминов, кроме того, увеличивается общий урожай зеленой массы с единицы площади. Мятликово-бобово-рапсовые смеси могут быть важнейшим звеном в системе сырьевого и зеленого конвейеров в островном регионе.

В связи с этим основной целью исследований являлось создание высокопродуктивных, сбалансированных по кормовым достоинствам однолетних фитоценозов с рапсом яровым в условиях муссонного климата Сахалина.

Условия и методика исследований

Экспериментальная работа проводилась на опытном поле ФГБНУ СахНИИСХ. Почва опытного участка лугово-глеевая среднесуглинистая старопахотная с содержанием гумуса в пахотном горизонте 4,5 % фульватного типа, рН сол. – 4,7. Почва характеризуется высокой обеспеченностью подвижным фосфором (148 мг) и обменным калием (42 мг), но низким содержанием подвижных форм азота (1,5 мг на 100 г почвы).

Изучали сравнительную продуктивность и питательность фитоценозов овса в чистом виде и в смеси с викой и рапсом. Площадь опытной делянки – 16 м², повторность – четырехкратная.

Технология возделывания фитоценозов общепринятая в Сахалинской области [9]. До посева вносили минеральные удобрения (диаммофоску) в количестве 300 кг/га в физическом весе (исходя из имеющихся возможностей). Посев сплошной рядовой сеялкой СН-16. Норма высева овса в чистом виде 220 кг/га, рапса – 20 кг/га. Смеси составляли согласно соотношениям компонентов, рекомендуемых в области – 50 % от нормы в чистом виде каждой культуры: овса 110 кг/га, рапса – 10, вики – 60 кг/га. Используемые сорта: овес – Тигровый, вика – Льговская 22, рапс – Фрегат. Уборку кормовой массы проводили в два срока: в фазу бутонизации рапса и вики (начала колошения овса), цветения рапса и вики (полного колошения овса).

Экспериментальные исследования проводили по общепринятым методикам [10], [11]. Математическую обработку результатов проводили по Доспехову Б.А. [10]; энергетическую эффективность рассчитывали по Посыпанову Г.С. и Долгодворову В.Е. [12].

Метеорологические условия в годы исследований были различными: один год характеризовался повышенным температурным режимом при значительном дефиците влаги в первой половине вегетации и избытке ее во второй, другой отличался избыточным увлажнением в течение всего вегетационного периода, третий год был наиболее благоприятными для роста и развития растений в целом.

Результаты исследований

Период вегетации однолетних трав от всходов до той или иной фазы онтогенеза овса, вики и рапса был примерно одинаковым и соответствовал 42-44 дням – до бутонизации рапса и вики (начала колошения овса) и 47-50 дням – до цветения рапса и вики (полного колошения овса) в среднем за годы исследований.

Высота растений в зависимости от состава фитоценоза и фазы роста и развития колебалась в пределах 89-107 см у овса, 69-95 – рапса и 72-89 см – вики. Наиболее интенсивный суточный прирост наблюдался в период бутонизации (начала колошения) – цветения (полного колошения): за 5-6 дней растения подрастали в среднем на 2,7-5,2 см, в том числе: у овса прирост составил – 2,7-3,0, вики – 2,7-2,8, рапса – 4,6-5,2 см/сут. в зависимости от компонентного состава фитоценоза.

Анализ биохимического состава однолетних трав показал (табл. 1), что от фазы бутонизации (начала колошения) к фазе цветения (полного колошения) наблюдалось незначительное увеличение содержания сухого вещества и клетчатки (на 0,1-1,8 и 2,7-4,5 %), уменьшение сырого протеина и золы (на 2,3-4,4 и 2,0-2,3 % соответственно).

 

Таблица 1 – Биохимический состав однолетних фитоценозов в зависимости от фазы роста и развития растений (среднее за три года), % на АСВ

Фитоценоз	Сухое вещество	Сырой протеин	Сахара	Клетчатка	Зола
Бутонизация (начало колошения)
Овес	11,7	18,1	4,8	23,9	12,3
Овес+вика	11,8	18,2	5,1	22,9	11,8
Овес+рапс	11,7	16,8	4,2	24,5	12,4
Овес+вика+рапс	12,1	17,3	4,9	24,1	12,8
Цветение (полное колошение)
Овес	12,8	15,0	4,3	26,6	10,0
Овес+вика	13,6	13,8	2,7	26,9	9,6
Овес+рапс	13,0	13,9	7,6	27,6	10,4
Овес+вика+рапс	12,2	15,0	4,4	28,6	10,6

 

Биохимический состав зеленой массы и ее урожайность оказали непосредственное влияние на кормовую продуктивность (табл. 2) и питательную ценность однолетних фитоценозов (табл. 3).

 

Таблица 2 – Кормовая продуктивность однолетних фитоценозов в зависимости от фазы роста и развития растений (среднее за три года)

Таблица 3 – Энергетическая и протеиновая ценность однолетних фитоценозов в зависимости от фазы роста и развития растений (среднее за три года)

Фитоценоз	Содержание
	в 1 кг СВ		в 1 к.ед., г
	к.ед.	ОЭ, МДж	сырого протеина	переваримого протеина
Бутонизация (начало колошения)
Овес	0,91	11,2	227	169
Овес+вика	0,90	11,2	223	167
Овес+рапс	0,90	10,8	196	152
Овес+вика+рапс	0,90	10,9	196	154
Цветение (полное колошение)
Овес	0,89	10,3	179	132
Овес+вика	0,88	9,9	160	127
Овес+рапс	0,89	10,0	160	124
Овес+вика+рапс	0,89	10,3	171	133

 

В среднем за годы исследований кормовая продуктивность 1 га составила: зеленой массы – 36,1-45,8 т, сухого вещества – 4,3-5,9, сырого протеина – 0,74-0,84, кормовых единиц – 3,5-5,1 т и обменной энергии – 47,7-59,0 ГДж в зависимости от компонентного состава фитоценоза и срока уборки.

Статистическая обработка результатов исследований показала несущественные различия по урожайности исследуемых фитоценозов.

Выявлено, что возделывание рапса ярового как компонента с овсом и викой не снижает ни кормовой продуктивности, ни энерго-протеиновой ценности травостоя, а в отдельные периоды роста и развития даже улучшает эти показатели. Так, в фазу цветения рапса (полного колошения овса) продуктивность овсяно-рапсового и овсяно-вико-рапсового фитоценоза была выше овсяно-викового и овсяного по всем показателям.

Фитоценозы с участием рапса ярового также имеют высокую питательную ценность, практически одинаковую с овсяным и овсяно-виковым, – 0,89-0,90 к. ед. и 10,0-10,9 МДж/кг СВ в зависимости от фазы роста и развития.

Важным показателем качества корма является содержание переваримого протеина в 1 к. ед. Установлено, что в кормовой массе изучаемых фитоценозов это показатель выше зоотехнических требований и соответствует 160-227 г.

Чистый энергетический доход от возделывания однолетних фитоценозов составил 35,16-51,79 ГДж/га в зависимости от компонентного состава и срока уборки (табл. 4).

 

Таблица 4 – Энергетическая эффективность возделывания однолетних фитоценозов в зависимости от фазы роста и развития растений (среднее за три года)

Затраты энергии	Фитоценоз
	Овес	Овес+вика	Овес+рапс	Овес+вика+ рапс
Бутонизация (начало колошения)
Затрачено энергии, ГДж/га	17,10	17,10	15,25	17,50
Получено энергии с урожаем, ГДж/га	54,96	52,26	51,84	55,04
Чистый энергетический доход, ГДж/га	37,86	35,16	36,59	37,57
Коэффициент энергетической эффективности	2,2	2,0	2,4	2,1
Биоэнергетический коэффициент посева (КПД)	3,2	3,0	3,4	3,1
Энергетическая себестоимость, ГДж/т зеленой массы сухого вещества сырого протеина	0,44 3,72 20,60	0,47 3,98 21,92	0,40 3,46 20,61	0,45 3,72 21,60
Цветение (полное колошение)
Затрачено энергии, ГДж/га	17,10	17,10	15,25	17,50
Получено энергии с урожаем, ГДж/га	64,50	67,11	67,04	62,79
Чистый энергетический доход, ГДж/га	47,40	50,01	51,79	45,29
Коэффициент энергетической эффективности	2,8	2,9	3,4	2,6
Биоэнергетический коэффициент посева (КПД)	3,8	3,9	4,4	3,6
Энергетическая себестоимость, ГДж/т зеленой массы сухого вещества сырого протеина	0,40 3,11 20,85	0,40 3,00 21,64	0,34 2,58 18,60	0,38 3,12 20,83

 

Коэффициенты энергетической эффективности и КПД посева однолетних фитоценозов подтверждают эффективность их возделывания в условиях муссонного климата островного региона. Следует отметить, что максимальный КПД посева получен у двухкомпонентного овсяно-рапсового фитоценоза при уборке в фазу цветения (полного колошения) – 4,4, соответственно и энергетическая себестоимость зеленой массы, сухого вещества, сырого протеина у него была самой низкой – 0,34, 2,58 и 18,60 ГДж/т.

Анализируя эти показатели, целесообразнее говорить о цели использования данных фитоценозов – универсальных, пластичных, удачно подобранных по онтогенезу, высокопродуктивных, обладающих энергетической и протеиновой ценностью, способных использовать пашню не только в качестве основных, но и поукосных посевов.

В условиях Сахалина предлагаемые фитоценозы лучше возделывать на зеленую подкормку или для приготовления силоса в системе кормового конвейера, используя различные сроки посева и уборки.

Заключение

Создание однолетних фитоценозов со стабильной урожайностью, высоким качеством кормовой массы экономически целесообразно и является важным приемом интенсификации полевого кормопроизводства.

Дефицит кормового белка и энергии можно восполнить за счет расширения посевов не только бобовых культур, но и капустных, а также их смесей с мятликовыми культурами. В кормовой массе изучаемых фитоценозов содержание переваримого протеина 160-227 г/к.ед., что выше зоотехнических требований. Чистый энергетический доход от возделывания однолетних фитоценозов составил 35,16-51,79 ГДж/га в зависимости от компонентного состава и срока уборки.

На основании проведенных исследований можно рекомендовать возделывание предлагаемых травосмесей (в том числе с рапсом яровым) в системе сырьевого конвейера с целью использования на зеленый корм и силос в условиях муссонного климата Сахалина в связи с коротким периодом формирования фитоценозами укосной спелости, их высокой продуктивностью и хорошим качеством кормовой массы. Коэффициенты энергетической эффективности и КПД посева соответствовали 2,6-3,4 и 3,6-4,4, что подтверждает эффективность их возделывания в островном регионе.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Чувилина В.А. Состояние кормопроизводства на Сахалине: проблемы и перспективы развития / В.А. Чувилина // Международный научно-исследовательский журнал. – 2016. – № 11 (53). – Ч. 5. – С. 57-60.
2. Рекомендации по детализированному кормлению молочного скота: справочное пособие / А.В. Головин, А.С. Аникин, Н.Г. Первов и др. – Дубровицы: ВИЖ им. Л.К. Эрнста, 2016. – 240 с.
3. Жученко А.А. Адаптивная стратегия устойчивого развития сельского хозяйства России в XXI столетии: теория и практика / А.А. Жученко. – М.: Изд-во «Агрорус», 2009. – Т.1. – 816 с.
4. Новоселов Ю.К. Стратегия совершенствования сырьевой базы для производства растительного масла и высокобелковых кормов /Ю.К. Новоселов, В.Т. Воловик, В.В. Рудоман // Кормопроизводство. – 2008. – №10. – С. 2-5.
5. Шпаков А.С. Основные направления развития и научное обеспечение полевого кормопроизводства в современных условиях / А.С. Шпаков // Кормопроизводство. – 2007. – № 5. – С. 8-11.
6. Дуборезов И.В. Урожайность и питательность двух- и трехкомпонентных смесей из вики, гороха и овса / И.В. Дуборезов, В.М. Дуборезов, И.В. Андреев // Кормопроизводство. – 2018. – № 11. – С. 15-22.
7. Чувилина В.А. Видовое разнообразие кормовых культур в системе сырьевого конвейера Сахалина / В.А. Чувилина // Научное обеспечение, особенности и перспективы развития сельского хозяйства Дальневосточного региона: сб. науч.тр. – Южно-Сахалинск: Кано, 2017. – С. 135-156.
8. Чувилина В.А. Продуктивность и питательная ценность кормовой массы фитоценозов с рапсом яровым в условиях муссонного климата Сахалина / В.А. Чувилина // Кормопроизводство. – 2012. – № 12. – С. 40-42.
9. Система земледелия Сахалинской области. – Воронеж: Изд-во ООО «Ковчег», 2017. – 396 с.
10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. – М., 1985. – 352 с.
11. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. – М.: ВНИИК, 1983. – 197 с.
12. Посыпанов Г.С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов. – М.: Изд-во МСХА, 1995. – 23 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Chuvilina V.A. Sostoyaniye kormoproizvodstva na Sakhaline: problemy i perspektivy razvitiya [The state of feed production on Sakhalin: problems and development prospects] / V.A. Chuvilina // Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal [International Research Journal]. – 2016. – № 11 (53). – Part 5. – P. 57-60. [in Russian]
2. Rekomendatsii po detalizirovannomu kormleniyu molochnogo skota: spravochnoye posobiye [Recommendations for detailed feeding of dairy cattle: a reference guide] / A.V. Golovin, A.S. Anikin, N.G. Pervov i dr. – Dubrovitsy: VIZH im. L.K. Ernsta [Dubrovitsy: VIZH them. L.K. Ernst], 2016. – 240 p. [in Russian]
3. Zhuchenko A.A. Adaptivnaya strategiya ustoychivogo razvitiya sel'skogo khozyaystva Rossii v XXI stoletii: teoriya i praktika [Adaptive strategy for sustainable development of agriculture in Russia in the XXI century: theory and practice] / A.A. Zhuchenko. – M.: Izd-vo «Agrorus», 2009. – Vol.1. – 816 p. [in Russian]
4. Novoselov YU.K. Strategiya sovershenstvovaniya syr'yevoy bazy dlya proizvodstva rastitel'nogo masla i vysokobelkovykh kormov [The strategy for improving the raw material base for the production of vegetable oil and high protein feed] / YU.K. Novoselov, V.T. Volovik, V.V. Rudoman // Kormoproizvodstvo [Feed production]. – 2008. – №10. – P. 2-5. [in Russian]
5. Shpakov A.S. Osnovnyye napravleniya razvitiya i nauchnoye obespecheniye polevogo kormoproizvodstva v sovremennykh usloviyakh [The main directions of development and scientific support of field feed production in modern conditions] / A.S. Shpakov // Kormoproizvodstvo [Feed production]. – 2007. – № 5. – P. 8-11. [in Russian]
6. Duborezov I.V. Urozhaynost' i pitatel'nost' dvukh- i trekhkomponentnykh smesey iz viki, gorokha i ovsa [Yield and nutritional value of two- and three-component mixtures of vetch, pea and oats] / I.V. Duborezov, V.M. Duborezov, I.V. Andreyev // Kormoproizvodstvo [Feed production]. – 2018. – № 11. – P. 15-22. [in Russian]
7. Chuvilina V.A. Vidovoye raznoobraziye kormovykh kul'tur v sisteme syr'yevogo konveyyera Sakhalina [Species diversity of forage crops in the system of the raw material conveyor of Sakhalin] / V.A. Chuvilina // Nauchnoye obespecheniye, osobennosti i perspektivy razvitiya sel'skogo khozyaystva Dal'nevostochnogo regiona: sb. nauch.tr. [Scientific support, features and prospects for the development of agriculture in the Far Eastern region: Sat. scientific] – Yuzhno-Sakhalinsk: Kano, 2017. – P. 135-156. [in Russian]
8. Chuvilina V.A. Produktivnost' i pitatel'naya tsennost' kormovoy massy fitotsenozov s rapsom yarovym v usloviyakh mussonnogo klimata Sakhalina [The productivity and nutritional value of the fodder mass of phytocenoses with spring rape in the conditions of the monsoon climate of Sakhalin] / V.A. Chuvilina // Kormoproizvodstvo [Feed production]. – 2012. – № 12. – P. 40-42. [in Russian]
9. Sistema zemledeliya Sakhalinskoy oblasti [The agricultural system of the Sakhalin region]. – Voronezh: Izd-vo OOO «Kovcheg», 2017. – 396 p. [in Russian]
10. Dospekhov V.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy) [Methods of field experience (with the basics of statistical processing of research results)] / V.A. Dospekhov. – M., 1985. – 352 p. [in Russian]
11. Metodicheskiye ukazaniya po provedeniyu polevykh opytov s kormovymi kul'turami [Guidelines for conducting field experiments with feed crops]. – M.: VNIIK, 1983. – 197 p. [in Russian]
12. Posypanov G.S. Energeticheskaya otsenka tekhnologii vozdelyvaniya polevykh kul'tur [Energy assessment of field crop cultivation technology] / G.S. Posypanov, V.Ye. Dolgodvorov. – M.: Izd-vo MSKHA, 1995. – 23 p. [in Russian]